项目来源

俄罗斯基础研究基金(RFBR)

项目主持人

Пушкин М.А.

项目受资助机构

未公开

项目编号

09-08-01251

立项年度

2009

立项时间

未公开

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

未知

学科

未公开

学科代码

未公开

基金类别

(«а» (до 2016))(«а») инициативные научные проекты

关键词

未公开

参与者

未公开

参与机构

未公开

项目标书摘要：Аннотация к заявке: В рамках проекта ставится задача разработать новую методику и установить закономерности формирования in situ под воздействием пучка высокоэнергетичных электронов ансамбля нанокластеров благородных металлов в сверхтонкой углеродной матрице, являющихся перспективными материалами для нано- и оптоэлектроники. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью разработки дешевых и простых технологий изготовления наноматериалов и наноструктур с прогнозируемыми свойствами, что невозможно без детального понимания механизма их формирования и его взаимосвязи со структурой и свойствами нанообъектов. Методом совместного импульсного лазерного осаждения (ИЛО) металла и углерода будут сформированы сверхтонкие пленки, представляющие собой однородную сместь аморфного углерода с различной концентрацией атомов благородных металлов (Au, Ag). Помимо этого будут сформированы и исследованы образцы, состоящие из смеси атомов углерода и двух металлов (Au+Ag). Использование метода ИЛО дает возможность создания слоев из принципиально несмешиваемых элементов. Для формирования нанокластеров металлов, захороненных в углеродной матрице, будут использованы два подхода: воздействие электронного пучка с энергией 200 кэВ в просвечивающем электронном микроскопе и термический отжиг в вакууме. Оба вида воздействия приводят к зародышеобразованию и росту нанокластеров металла в слое углеродной матрицы вследствие объемной диффузии. Варьирование параметров термического и электрнного отжига позволит формированть ансамбль нанокластеров с заданным распределением по размерам и расстояниям. Регистрация появления и кинетика роста нанокластеров металлов будет производиться методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения в режиме реального времени in situ в первом случае и ex situ во втором. Методом дифракции электронов будет исследовано фазовое состояние нанокластеров и переход из аморфной в кристаллическую фазу. Структура ансамбля нанокластеров, сформированных путем термическоговоздействия в разных температурных интервалах будет сравнена со структурой пленки после электронного облучения с различной плотностью электронного пучка. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии будет исследована электронная структура и химический состав нанокластеров. По результатам полученных экспериментальных данных будут установлены закономерности формирования и роста нанокластеров благородных металлов в сверхтонком слое аморфного углерода под воздействием быстрых электронов.Особенностью предлагаемого проекта является использование оригинального способа формирования нанокластеров при воздействии высокоэнергетичного электронного пучка, обнаруженного впервые. Кроме того, ключевым моментом данной методики является использование электронного пучка одновременно как в качестве приводящего к формированию наноструктур внешнего воздействия, так и в качестве зонда, визуализирующего их структуру в режиме реального времени.Аннотация к отчету по результатам реализации проекта: Целью работы является проведение экспериментального исследования процесса зародышеобразования и роста нанокластеров благородных металлов в сверхтонком слое аморфного углерода при воздействии высокоэнергетичных электронов на исходную пленку в виде однородной смеси атомов углерода и металла, сформированной методом импульсного лазерного осаждения. В ходе выполнения первого этапа работы на СВВ комплексе на базе электронного спектрометра XSAM-800 Kratos проведена отработка режимов импульсного лазерного осаждения для получения сверхтонких аморфных углеродных пленок заданной толщины (15 нм) с заданной концентрацией атомов Au. Изготовлена серия образцов углеродных пленок на поверхности NaCl с различной концентрацией атомов Au и различными режимами осаждения. Методами ПЭМ и РФЭС проведен контроль структуры и химического состава пленок. Проведены эксперименты по облучению полученных пленок быстрыми электронами (180 кэВ) в колонне просвечивающего электронного микроскопа JEM 2000EX, приводящему к формированию нанокластеров Au в углеродной матрице. Получены микроскопические изображения пленок при разном времени облучения. Проведен анализ полученных данных и построены распределения образовавшихся в углеродной матрице нанокластеров Au по размерам и расстояниям до ближайших соседей. Получены зависимости числовой плотности и среднего размера кластеров Au от времени облучения. Показано, что использование сфокусированного электронного пучка и характерные времена процессов формирования и роста нанокластеров позволяют контролировать средний размер кластеров и область их образования с локальностью, обеспечиваемой размером электронного пучка. Эксперименты по термическому вакуумному отжигу исходных двухкомпонентных пленок Au+C показали, что действие электронного пучка аналогично термическому отжигу образца. На основе полученных данных сделан вывод о том, что формирование нанокластеров обусловлено локальным нагревом образца электронным пучком.