Исследование дефектной структуры кристаллов висмут-сурьмы.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время происходит высокий рост в развитии нанотехнологий. За последние несколько лет данное направление науки и техники претерпело грандиозный прорыв. Наибольший рост в данном секторе произошел в течение последних лет. Так, начиная с 2005 года и по сей день более 70 государств начали программы по развитию этой тематики в общенациональном масштабе. Интерес к устройствам данной отрасли, как к инструментальным средствам развития в данный момент отмечается уже во всех отраслях известной промышленности.
Нанотехнологическое оборудование постоянно развивается. Принципиальным и постоянным направлением развития данного оборудования считается расширение возможностей и функциональности приборов. Это возможно ввиду улучшения элементной базы, углубления специализации техники и в то же время увеличение гибкости оборудования при изменении специализации для возможности работы по различным видам задач. В связи с этим, в настоящее время развиваются методы получения наноматериалов.
ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И СТРУКТУРЫ МОНОКРИСТАЛЛОВ ВИСМУТА И ЕГО СПЛАВОВ 10
1.1. Кристаллическая структура монокристаллов висмута и его сплавов....... 10
1.2. Физические и химические свойства висмута............................................. 15
1.3. Структура поверхности монокристаллов висмута.................................... 19
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ВИСМУТА 23
2.1. Контроль морфологии поверхности кристаллов висмута........................ 23
2.2. Металлографическая микроскопия поверхности кристаллов висмута..... 24
2.3. Электронная микроскопия поверхности кристаллов висмута.................. 27
2.4. Сканирующая зондовая микроскопия поверхности кристаллов висмута 32
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ МОНОКРИСТАЛЛОВ ВИСМУТА 46
3.1 Сканирующая зондовая микроскопия........................................................ 46
- Быков В. А. Приборы и методы сканирующей зондовой микроскопии для исследования и модификации поверхности [Текст]: Дисс ... д. т. н.: 05.27.01, 01.04.01: защищена 13.09.2000 / Быков Виктор Александрович. - М.: Гос. НИИФП, 2000. - 393 с.
- Воронов, В.К. Физика на переломе тысячелетий: Физические основы нанотехнологий [Текст] / В.К. Воронов, A.B. Подоплелов, Р.З. Сагдеев. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2011. - 432 с.
- Грабов, В. М. Сканирующая зондовая микроскопия поверхности кристаллов и пленок висмута [Текст] / В. М. Грабов, Е. В. Демидов, В. А. Комаров, Климантов М. М. // Сб. материалов Всероссийской научно-практической конференции / Чита, 2009. - Чита: ЗабГГПУ, 2009. - С. 17-23.
- Киселев, В.Ф. Основы физики поверхности твердого тела [Текст] / В.Ф. Киселев, С.Н. Козлов, A.B. Зотеев. - М.: МГУ, 1999. - 287 с.
- Суздалев, И.П. Нанотехнология: физико-химия кластеров, наноструктур и наноматериалов [Текст] / И.П. Суздалев. - М.: КомКнига, 2006. - 592 с.
- Хрипунов Ю. В. Атомно-силовая и сканирующая туннельная микроскопии поверхности кристаллов на мультимикроскопе СММ-2000 [Текст] / Хрипунов Ю. В. // Вестник науки: сб. статей / ОГУ - Орёл, 2010. - Вып. 10. -С. 179-183.
Основой метод сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) является взаимодействие между твердотельным нанозондом и объектом исследования (кристалл). Причем нанозонд приближается к кристаллу на некоторое малое расстояние. Это расстояние называется характерной длиной затухания во взаимодействии «зонд-кристалл». Чтобы получить картину объекта, в данном случаем применяются прецизионные системы. Они основаны на принципах механического сканирования нанозондом над поверхностью исследуемого образца (или же самого образца над зондом). Важно отметить, что за счет использования системы автоматического регулирования параметры наноконтакта между зондом и поверхностью объектом в процессе сканирования
стабилизируются. Разрешение сканирующих зондовых микроскопов в пространстве зависит от характерного размера наноконтакта между зондом и поверхностью образца. В данном случаем можно сказать, что поверхность образца подвергается «ощупыванию» и «обстукиванию».
Ученым Р. Янгом был создан и сконструирован первый СЗМ прибор с пространственным разрешением нанометрового диапазона – так называемый профилометр Р. Янга. Принцип его действия основан на детектировании автоэмиссионного тока между сканирующим металлическим нанозондом и исследуемой поверхностью. Подход в проведении экспериментов Р. Янга получил закономерное развитие. Ученые Г. Бинниг и Г. Рорер продолжили исследования и создали СТМ прибор с атомным пространственным разрешением. Стоит отметить, что ими в 1986 году были получены Нобелевские премии по физике.