авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

«Джаманбалйн Садыргали Корыспаещгч * », -т "•Щ-Ь А УДК 621 31 ББК 31.15 Монография ...»

-- [ Страница 3 ] --

Рентгеноскопия позволяет исследовать объёмную (трёхмерную) структуру, а не только поверхность образца, независимо от его толщины и прочих геометрических параметров. Однако пространственное разрешение этих методик лимитируется фокусирующей оптикой и пока удалось добиться разрешения порядка 5 нм. Поэтому перспективными являются безлинзовые методы, основанные на дифракции рентгеновских лучей. Исследователи из США и Австралии впервые продемонстрировали метод резонансной рентгеновской дифракционной микроскопии (resonant X-ray diffraction microscopy) для визуализации наноструктуры материала в объёме.

Метод основан на резком изменении атомных коэффициентов рассеяния рентгеновского излучения вблизи краёв поглощения, т.е.

методика является чувствительной к элементному и химическому составу. Картины дифракции когерентного рентгеновского излучения получают с обеих сторон от края поглощения, и по их различию восстанавливают пространственное распределение элементов.

Методы рентгеноструктурного анализа неприменимы к нанообъектам, которые не могут быть кристаллизованы и не имеют дальнего порядка. В связи с этим актуальной задачей является разработка методов определения трёхмерной структуры нанообъектов, не имеющих дальнего порядка. Для решения таких задач с точностью порядка 2 х 10"3 нм существует метод, основанный на количественном анализе ближней тонкой структуры спектров рентгеновского поглощения (XANES-спектроскопия, X-ray absorption near edge struc ture spectroscopy).

Рассмотренные методы позволяют оценить Диаметр и длину отдельных нанотрубок и их пучков, определить угол закрутки каждой нанотрубки (хиральность), взаимное расположение трубок в пучках, элементный и химический состав образцов.

8.4 Спектроскопия комбинационного рассеяния Для идентификации различных форм углерода широко используют спектроскопию комбинационного рассеяния (КР) света.

Предельное пространственное разрешение метода КР составляет всего 1 мкм, поэтому метод не позволяет рассмотреть сами атомы.

Однако регистрируемые в спектрах КР изменения во взаимодействии света с наномасштабным объектом определяются именно его размером, поэтому анализ спектров КР даёт возможность точно и достаточно оперативно ещё в ходе экспериментов установить наличие в осадках однослойных углеродных нанотрубках (ОСНТ) и определить их диаметры.

Возможность изменения длины волны возбуждающего излучения путём замены лазеров или с помощью лазера с перестраиваемой частотой привела к развитию резонансного КР, которое возникает, когда частота возбуждающего света попадает в область поглощения вещества. Этот метод позволяет определять низкие концентрации веществ.

Методом резонансной спектроскопии КР определены структуры индивидуальных однослойных УНТ, полученых методом химического осаждения на подложку Si/Si02, покрытую катализатором - наночастицами железа. Наблюдения с помощью атомного силового микроскопа показали, что поверхность покрыта индивидуальными УНТ диаметром 1 -3 нм с плотностью 63 мкм"2. Спектр резонансного КР изолированных УНТ исследовали в диапазоне от 100 до 1900 см"', используя излучение лазера с длиной волны 785 нм (энергия 1,58 эВ) и мощностью 25 мВт, сфокусированное в пятно диаметром 1 мкм.

8.5 Электронная спектроскопия В ряде работ для исследования химического состава и электронных свойств УНТ использовались методы электронной спектроскопии: оже-спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Методом электронной оже-спектроскопии (ЭОС) изучаются энергетические спектры оже-электронов, которые возникают при облучении исследуемого вещества электронным пучком. ЭОС широко используется для определения элементного состава поверхности твёрдых тел, для изучения электронного строения и химического состояния атомов в пробе.

Спектры оже-электронов регистрируют с помощью оже спектрометров, которые состоят из источника ионизирующего излучения, камеры для размещения исследуемых образцов, энергоанализатора и детектора электронов В качестве ионизирующего излучения используют электронные пучки с энергией от 3 до 10 кэВ, а в приборах с пространственным разрешением менее 0,1 мкм - с энергией выше 10 кэВ. Оже-спектрометры дают возможность получать энергетические спектры в виде зависимостей N(E) - Е й [dN(E )/dE ] Е, где N(E) - выход (или интенсивность тока) оже-электронов, т.е.

число оже-электронов, испускаемых исследуемым объектом в единицу времени.

Но спектрам оже-электронов можно проводить качественный и количественный элементный анализ пробы. Для этого пользуются спектрами в координатах [dN(E)/dE]-E, которые обеспечивают более высокую чувствительность и точность анализа. Элемент, присутствующий в пробе, идентифицируют по значению кинетической энергии Е оже-электронов, поскольку эта величина зависит только от энергии связи электронов на электронных уровнях и, следовательно, определяется природой атомов. Кроме того, форма оже-пиков в спектре чувствительна к химическому состоянию атомов, что наиболее чётко проявляется в случае переходов с участием электронов валентной зоны.

Фотоэлектронная спектроскопия (ФЭС) - это метод изучения электронного строения вещества, основанный на явлении фотоэффекта с использованием ультрафиолетового (УФ) излучения. При поглощении фотона атомом среды испускается электрон (фотоэлектрон), причём энергия фотона hv (v - частота излучения, постоянная Планка) за вычетом энергии связи Еь электрона передаётся фотоэлектрону и может быть измерена как его кинетическая энергия Ekm Eb = hv-E k i n. (8.1) Фотоэлектронная спектроскопия позволяет изучать электронные и колебательные уровни энергии молекул, поверхностные эффекты и другие характеристики. В твёрдых телах с помощью ФЭС можно определить положение уровня Ферми и распределение электронной плотности. При изучении адсорбции могут быть установлены характер присоединения молекулы к поверхности (физическая адсорбция или хемосорбция), природа взаимодействия молекулы с поверхностью, роль в этом взаимодействии различных молекулярных орбиталей.

Исследования методом ЭОС приповерхностных слоев нанотрубного материала показали, что электронный энергетический спектр и плотность состояний образцов близки к данным для фуллеритов Qo, а электронограмма поверхности плёнки свидетельствует о симметрии третьего и шестого порядков расположения атомов в этих слоях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Нанотехнология развивается настолько стремительно, что информация очень быстро обновляется. Она развивается буквально на наших глазах на «стыке» ряда считаізшихся ранее независимых наук и технологий (информационные технологии, электронная техника, биохимия, атомная микроскопия, квантовая физика и т.д.), что придает ей существенно междисциплинарный характер. Можно сказать, что нанотехнология возникла в результате «освоения» и практического применения многих фундаментальных достижений науки, полученных за долгое время и только сейчас ставших основой новых технологий.

В настоящее время в области нанотехнологии проводятся ряд исследований - от самоорганизованных квантово-размерных структур до получения фуллеренов, углеродных нанотрубок и других одномерных и многомерных наноструктур.

Что сулит нам развитие нанотехнологии?

Наноструктуры фундаментально отличаются от микроструктур, образующих основу технологии современной микроэлектроники.

Свойства микроструктур в основном описываются законами макроскопической физики. Характеристики наноструктур - особенно электрические и магнитные - описываются преимущественно законами квантовой физики. Поэтому они могут стать ключевыми компонентами аппаратуры для информационных технологий нового типа. Малые размеры наноструктур позволяют упаковывать их очень плотно, что дает возможность значительно повысить «информационную емкость» единицы объема запоминающей среды.

Исследования последних лет продемонстрировали важную роль наноструктур в различных областях науки и техники - физика, химия, материаловедение, биология, медицина и т.д. Например, было обнаружено, что углеродные нанотрубки на порядок прочнее стали, наночастицы способны избирательно проникать в раковые клетки и поражать их, некоторые наноструктуры могут в миллион раз повысить быстродействие ЭВМ.

В области электроники на основе нанстехнолигий можно ожидать изготовление новых типов чипов (кристаллов с электронными схемами) с более высоким уровнем сложности и функциональных характеристик. Нанотехнологии позволяют производить транзисторы, электрический ток в которых соответствует движению очень небольшого числа электронов, в результате чего переключение типа включено-выключено станет возможным за счет поведения отдельного электрона - одноэлектронный транзистор.

Квантовая точка - новое понятие современной физики, означающее некоторую (искусственно созданную) область вещества, в которой можно «хранить» небольшое количество электронов.

Механизм действия большинства полупроводниковых устройств и приборов основан на регулировании потока электронов (до миллиона). В отличие от них, квантовые точки управляют движением лишь очень небольшого числа электронов. Эта особенность квантовых точек открывает перед физиками и инженерами огромные возможности для миниатюризации полупроводниковых устройств и снижения их энергопотребления.

По многим прогнозам именно развитие нанотехнологий определит облик XXI века, подобно тому, как открытие атомной энергии, изобретение транзистора и лазера определили облик XX века.

Можно с уверенность сказать, что в этом столетии нанотехнология станет стратегическим направлением развития науки и техники, что потребует фундаментальной перестройки существующих технологий производства промышленных изделий, лекарственных препаратов, возобновляемых источников энергии.

Список использованных источников 1 Бухараев А. А., Губайдуллин Ф. Ф., Лобков В. С. И др.

Письма в ЖТФ. 1992. Т.18. Вып. 7. С. 53-57.

2 Reiss G., Schnejder F., Vancea J., Hoffman H. / Appi. Phys. Lett.

1990 V.57.№9. P. 867-869.

3 Denley D. R. / Ultramicroscopy. 1990. V.33. P. 83-92.

4 Бухараев А. А., Назаров А. В., Петухов В. Ю., Салихов В. М.

/ Материалы XX Всесоюзного совещания по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. - М.: Изд-во МГУ, 1991. С. 146 148.

5 Назаров А. В., Бухараев А. А., Губайдуллин Ф. Ф. - В сб:

Материалы конференции молодых ученных КФТИ-90. - Казань:

Издательство КНЦ АН СССР, 1990. С. 18-21.

6 Маслова Н. С., Панов В. И. / УФН. 19879. Т. 157 № 1. С. 185 195.

7 Алексей Шаповалов, Алена Корнышева, Андрей Козенко, Наталья Гриб. Нанотехнологии зарядили энергией. - Газета «КоммерсантЪ» № 163(3739) от 08.09.2007.

8 Lipari N. О. / Surface Scince 1987. V. 181. P. 285-294.

9 Гладких Н.Т., Крышталь А.П., Богатыренко С.И.

Особенности структурного состояния и диффузионной активности малых частиц. Мателиалы Воронежской конференции по нанотехнологиям (14-20 октября 2007 г.).

10 P.Mckeown. Nanotechnology: Step into the Future'\ Нанотехнологии: Шаг в Будущее. - М. : «Вильяме», 1999. С. 27.

11 Герасименко Н., Пархоменко Ю. Кремний - материал наноэлектроники. М., Техносфера, 2007, 352с.

12 12. Лозовский В.Н., Константинова Г.С., Лозовский С.В.

Нанотехнология в электронике.- СПб.: Изд. «Лань», 2008. - 336с.

13 Рыков С.А. Сканирующая зондовая микроскопия полупроводниковых материалов и наноструктур. СПб.: Наука, 2001, 51с.

14 Бахтизин Р.З., Галлямов P.P. Физические основы сканирующей зондовой микроскопии. Уфа: РИО Баш.ГУ2003, 82с.

15 15.Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применение. М.: Бином, 2006,293с.

16 Герасименко Н.Н., Джаманбалин К.К., Медетов Н.А.

Самоорганизованные структуры на повнрхности и в объеме полупроводников. Алматы. : LEM, 2002, 192с.

17 Герасименко Н.Н., Джаманбалин К.К., Пархоменко Ю.Н., Троицкий В.Ю. Возможности получения объемных наноразмерных композиций методом ионного синтеза. - Известия вузов. Материалы электронной техники. 2001, №1, с.4-10.

18 Герасименко Н.Н., Павлюченко М.Н., Джаманбалин К.К.

фрактальный анализ поверхности CoSi, полученного ионным синтезом. - Известия ВУЗов. Электроника. 2002, №6, с.17-24.

19 Старостин В.В. Материалы и методы нанотехнологии:

учебное пособие. - М.БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008,431с.

20 Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию: перевод с японкого.

-М.БИНОМ Лаборатория знаний, 2005,134с.

21 Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А.

Наноэлектроника. - М.БИНОМ Лаборатория знаний, 2009, 223с.

22 Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой мироскопии. М. Техносфера, 2004,144с.

23 Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, и наноматериалов. - М. КомКнига, 2006, 592с.

24 Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы.

- М.Издательский центр «Академия», 2005, 192с.

25 Наноматериалы. Нанотехнолдогии. Наносистемная техника.

Мировые достижения за 2005 год. - М., Техносфера, 2006, 152с.

26 Уорден К. Новые интеллектуальные материалы и конструкции. - М., Техносфера, 2006, 224с.

27 Нанотехнологии в электронике. Под ред. Чаплыгина Ю.А. Москва, ЗАО РИЦ «Техносфера», 2005.-448с.

28 Нанотехнологии в полупроводниковой электронике./ Под ред.Асеева А.А. Новосибирск: Изд-во Сибирск. Отд. РАН, 2004, 367с.

29 Неволин В.К. Зондовые нанотехнологии в электронике. М.

Техносфера, 2005, 152с.

30 Пул Ч. Мир материалов и технологий. Нанотехнологии. М.:

Техносфера, 2004, 327с.

31 Афанасьев А.В. Нанотехнология: физика, диагностика, приборы. М.: Физматлит, 2006, 260с.

32 Илюшин В.А., Величко А.А. Процессы в нанотехнологии.

Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004, 107с.

33 Алферов Ж.И. Двойные гетероструктуры: концепция и применение в физике, электронике и технологии. Нобелевская лекция.

-УФН, 2002, Т. 172, №9, с.1068- 1086.

Джаманбалин К.К.

Нанотехнологии:

состояние, направления и тенденции развития Монография Подписано в печать 20.12.2010 г.

Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman.

Печать ризография. Объем 8.60 п.л. Тираж SO экз.

ТОО «Костанайский печатный двор»

110000, г. Костанай, ул. Тсмирбаева, Тел./факс: (8-714-2) 53-54- E-mail: kpdvor@mail.kz

Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.