Исследование оптических свойств нанопленок углерода в sp, sp2, sp3 гибридизированных состояниях и их использование для определения фазового состава углерода

Список условных обозначений и сокращений 3
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. СВОЙСТВА НАНОПЛЕНОК УГЛЕРОДА 6
1.1 Структура и свойства тонких углеродных пленок 6
1.2 Методы получения пленок sp-состояний 8
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА. 14
2.1 Используемые установки и общий принцип работы. 14
2.2 Методы спектроскопии. 22
2.3 Теоретическое описание эксперимента 26
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. 33
3.1 Напыление образцов 33
3.2 Получение предварительных данных экспереминтальных образцов….. 34
3.3 Анализ полученных данных 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 41
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 42

Весь текст будет доступен после покупки

Углеродные пленки представляют интерес в различных областях, таких как органические и гибридные фотоэлектрические преобразователи третьего поколения, прозрачные проводящие электроды в электронике, защитные и просветляющие слои в оптике, а также конструкционные материалы.
Для изучения различных форм углерода, таких как анализ фазового состава, выявление дефектов или примесей, используются различные методы, включая электронную микроскопию (сканирующую и просвечивающую), спектроскопию (РФЭС, Оже-спектроскопия), рамановскую спектроскопию, спектроскопию в УФ, видимую и ближнюю ИК-области, термогравиметрию и зондовую микроскопию. Каждый метод имеет свои особенности, преимущества и ограничения. Например, термогравиметрия требует больших образцов, а спектроскопия комбинационного рассеяния света в видимом диапазоне показывает только фазу sp2 (доля которой в алмазоподобном углероде составляет до 30–50%), в то время как анализ фазы sp3 требует УФ-рамановской спектроскопии.
В зависимости от соотношения атомов углерода с гибридизацией sp, sp2, sp3 могут образовываться нано- и микропленки алмазоподобного, аморфного и линейно-цепочечного углерода. Структура, механические и оптические свойства углеродных покрытий зависят от соотношения (sp/sp2/sp3) и сильно изменяются в зависимости от метода и параметров синтеза.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. СВОЙСТВА НАНОПЛЕНОК УГЛЕРОДА

1.1 Структура и свойства нанопленок
Нанопленки углерода представляют собой тонкие пленки углерода, толщина которых измеряется в нанометрах. Они могут быть однослойными (графен) или многослойными (например, многослойный графит).
Углеродные нанопленки представляют собой алотропическую форму углерода, которая имеет размеры в нанометровом масштабе. Они могут быть представлены в различных структурных состояниях, включая sp, sp2 и sp3 гибридизированные состояния, каждое из которых обладает уникальными свойствами. Структура и свойства углеродных нанопленок тесно связаны между собой и определяют их использование в различных областях.
Основными типами углеродных нанопленок являются нанотрубки, графен и фуллерены. Нанотрубки представляют собой трубчатые структуры, образованные из гексагональной решетки атомов углерода. Графен представляет собой моноатомный слой углерода, организованный в плоской двумерной структуре. Фуллерены представляют собой молекулы углерода, образующие сферическую или эллипсоидальную форму.
Одним из ключевых параметров, описывающих структуру углеродных нанопленок, является их гибридизация атомов углерода. Гибридизация может быть sp, sp2 или sp3, что влияет на их оптические свойства и взаимодействие с окружающей средой.
Нанопленки углерода в различных гибридизированных состояниях (sp, sp2, sp3) обладают уникальными оптическими свойствами, которые могут быть использованы для определения фазового состава углерода. Вот некоторые ключевые аспекты: sp, sp2, sp3 гибридизация: - sp-гибридизация характеризуется наличием двух s-орбиталей и двух p-орбиталей, что приводит к образованию двойной связи. - sp2-гибридизация включает одну s-орбиталь и две p-орбитали, что приводит к образованию тройной связи. - sp3-гибридизация включает одну s-орбиталь и три p-орбитали, что приводит к образованию одинарной связи.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Оура К., Лифшиц В. Г., Саранин А. А. и др. Введение в физику поверхности / Под ред. В. И. Сергиенко. — М.: Наука, 2006. — 490 с.
2) Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии.- М.: Техносфера, 2004.- 328 с.
3) Мрочек, Ж.А. Плазменно-вакуумные покрытия / Ж.А. Мрочек [и др.]– М.: Технопринт. 2004. – 368 с.
4) Кудинов, В.В. Нанесение покрытий напылением: Теория, технология и оборудование / В.В. Кудинов, Г.В. Бобров.– М.: Машиностроение,
1992. – 96 с.
5) Бенуа, Э.Ф. Углеродные алмазоподобные покрытия / Э.Ф. Бенуа [и др.] // Электронная промышленность. – 1983. – 51 с.
6) Осадин, Б.А. Нанесение тонких пленок с помощью импульсных генераторов плазмы / Б.А. Осадин, Б.И. Шаповалов // ФХОМ. – 1976.
– 52 с.
7) Казаков В.А.,Кокшина А.В., Абруков В.С., Разина А.Г., Смирнов А.В., Ануфриева Д.А., Васильева О.В., Ксенофонтов С.И., Лепаев А.Н. Исследование оптических свойств нанопленок углерода в sp, sp2, sp3- гибридизированных состояниях и их использование для определения фазового состава углерода // Научнотехнические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. 2023. Т. 16. № 3.1. С. 316–320.
8) Вавилов, В. С. Свойства алмазов и алмазных пленок// УФН. 1995. Т.165. №9. С.1102-1103.
9) Gonon, P. Electrical conduction in polycrystalline diamond and the effects of UV irradiation/ P. Gonon, S. Prawer, Y. Boiko, D.N. Jamieson // Diamond and Related Materials, 1997, V.6 P.860-864.
10) Nicholson, E. D. The Mechanical properties of CVD diamond films, and diamond coated fibres and wires/ E.D. Nicholson, J.E. Field, P.G. Partridge, MNR Ashfold//Mater. Res. Symp. Proc., 1996, V.383, P.101.
11) Уббелоде, A. P. Графит и его кристаллические состояния/ Уббелоде А.Р., Льюис Ф.А.// М.:Мир. 1965. 281с.
12) Фиалков, А. С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе/ Фиалков А.С. // М.: Аспект Пресс. 1997. 718с.

Весь текст будет доступен после покупки