Морфология поверхности, фазовый состав и локальные электрические свойства пленок фуллерита с разной атомной долей олова и висмута

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методами сканирующей зондовой и электронной микроскопии, рентгеноспектрального и рентгенофазового анализа, КР- и Фурье-спектроскопии исследованы морфология поверхности, элементный и фазовый составы, локальные электрические свойства пленок фуллерита с разной атомной долей олова и висмута. Пленки получены из совмещенного атомно-молекулярного потока методом резистивного испарения в вакууме на подложках из окисленного монокристаллического кремния. Толщина пленок составила 1 мкм. Установлено, что свежесконденсированные пленки состоят из частиц разных размеров – от 30 до 200 нм, на рентгенограммах наблюдаются отражения фуллерита С60 с гранецентрированной кубической решеткой, находящейся в напряженном состоянии из-за внедрения атомов примеси, а также отражения чистых олова и висмута. С помощью оптической спектроскопии выявлено образование комплексов фуллеренов с атомами Sn и Bi. Электросиловая микроскопия показала значительное уменьшение поверхностного потенциала пленок фуллерита, легированных оловом и висмутом, и неоднородное распределение градиента поверхностной емкости.

Об авторах

Л. В. Баран

Белорусский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: baran@bsu.by
Беларусь, 220030, Минск, пр. Независимости, 4

Список литературы

  1. Сидоров Л.Н., Юровская М.А., Борщевский А.Я., Трушков И.В., Иоффе И.Н. Фуллерены. М.: Экзамен, 2005. 688 с.
  2. Баран Л.В. Влияние атомной доли металла на шероховатость поверхности и электросопротивление пленок фуллерит–висмут // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2022. Т. 58. № 1. С. 38–44. https://doi.org/10.31857/S004418562201003X
  3. Gothard N., Spowart J.E., Tritt T.M. Thermal Conductivity Reduction in Fullerene-Enriched P-Type Bismuth Telluride Composites // Phys. Status Solidi A. 2010. V. 207. № 1. P. 157–162. https://doi.org/10.1002/pssa.200925145
  4. Ke N., Cheung W.Y., Wong S.P., Peng S.Q. Electrical and Defect Properties of Sn–Doped C60 Thin Films // Carbon. 1997. V. 35. № 6. P. 759–762. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(97)00032-8
  5. Баран Л.В. Электросиловая микроскопия локальных электрических свойств пленок олово-фуллерит // Перспективные материалы. 2009. № 5. С. 86–90.
  6. Баран Л.В. Твердофазное взаимодействие в пленках фуллерит-висмут при термическом отжиге // Поверхность. Рентген. синхротр. и нейтрон. исследования. 2019. № 8. С. 30–34. https://doi.org/10.1134/S0207352819080031
  7. Дроздов А.Н., Вус А.С., Пуха В.Е., Пугачев А.Т. Особенности формирования дифракционных картин кристаллами металлофуллеренов // ФТТ. 2010. Т. 52. Вып. 9. С. 1861–1866.
  8. Баран Л.В. Структурные и фазовые изменения в пленках олово-фуллерит при отжиге // Поверхность. Рентген. синхротр. и нейтрон. исследования. 2010. № 8. С. 89–94.
  9. Cornelius B., Treivish S., Rosenthal Y., Pecht M. The Phenomenon of Tin Pest: A Review // Microelectron. Reliab. 2017. V. 79. P. 175–192. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2017.10.030
  10. Baran L.V. Spontaneous Growth of Petal Crystals in Fullerite Films // Nanosyst.: Phys., Chem., Math. 2018. V. 9. № 2. P. 295–299.
  11. Россошинский А.А., Лапшов Б.П., Яценко Ю.К. Олово в процессах пайки. Киев: Навукова думка, 1985. 195 с.
  12. Tanigaki K., Zhou O. Conductivity and Superconductivity in C60 Fullerides // J. Phys. I. 1996. V. 6. № 12. P. 2159–2173. https://doi.org/10.1051/jp1:1996212. jpa-00247304
  13. Захарова И.Б., Зиминов В.М., Романов Н.М., Квятковский О.Е., Макарова Т.Л. Оптические и структурные свойства пленок фуллерена с добавлением теллурида кадмия // ФТТ. 2014. Т. 56. Вып. 5. С. 1024–1029.
  14. Кульбачинский В.А., Кытин В.Г., Бланк В.Д., Буга С.Г., Попов М.Ю. Термоэлектрические свойства нанокомпозитов теллурида висмута с фуллеренами // ФТП. 2011. Т. 45. Вып. 9. С. 1241–1245.
  15. Баран Л.В. Структурно-фазовое состояние и локальные механические свойства пленок фуллерит – алюминий с разной атомной долей металла // Перспективные материалы. 2014. № 12. С. 51–58.
  16. Popescu R., Macovei D., Devenyi A., Manaila R., Barna P.B., Kovacs A., Labar J.L. Metal Clusters in Metal/C60 Thin Film Nanosystems // Eur. Phys. J. B. 2000. V. 13. P. 737–743. https://doi.org/10.1007/s100510050093
  17. Chen N., Yu P., Guo K., Lu X. Rubrene-Directed Structural Transformation of Fullerene (C60) Microsheets to Nanorod Arrays with Enhanced Photoelectrochemical Properties // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 6. P. 954 (1–13). https://doi.org/10.3390/nano12060954
  18. Lei Y., Wang S., Lai Z., Yao X., Zhao Y., Zhang H., Chen H. Two-dimensional C60 Nano-meshes: Via Crystal Transformation // Nanoscale. 2019. V. 11. № 18. P. 8692–8698. https://doi.org/10.1039/c8nr09329f
  19. Баран Л.В. Самопроизвольный рост монокристаллов различной формы в пленках олово–фуллерит // Кристаллография. 2006. Т. 51. № 4. С. 736–741.
  20. Баран Л.В. Структура и условия образования кристаллитов фуллерита в пленках Sn–C60 // Кристаллография. 2009. Т. 54. № 1. С. 112–115.
  21. Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Eklund P.C. Raman Scattering in Fullerenes // J. Raman Spectrosc. 1996. V. 27. P. 351. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4555(199603)27: 3/4%3C351::AID-JRS969%3E3.0.CO;2-N
  22. Kuzmany H., Matus M., Burger B., Winter J. Raman Scattering in C60 Fullerenes and Fullerides // Adv. Mater. 1994. V. 6. № 10. P. 731–745. https://doi.org/10.1002/adma.19940061004
  23. Hare J.P., Dennis T.J., Kroto H.W., Taylor R., Allaf A.W., Balm S., Walton D.R.M. The IR Spectra of Fullerene-60 and -70 // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1991. № 6. P. 412–413. https://doi.org/10.1039/C39910000412
  24. Wilson William L., Hebard A.F., Narasimhan L.R., Haddon R.C. Doping-Induced Spectral Evolution in C60: Evidence of Immiscible Stoichiometric Phases in AxC60 (A = K, Rb; X = 0, 3, and 6) Thin Films // Phys. Rev. B. 1993. V. 46. № 4. P. 2591–2594. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.48.2738
  25. Титова С.Н., Домрачев Г.А., Хоршев С.Я., Объедков А.М., Калакутская Л.В., Кетков С.Ю., Черкасов В.К., Каверин Б.С., Жогова К.Б., Лопатин М.А., Карнацевич В.Л., Горина Е.А. Стехиометрический синтез соединений фуллерена с литием и натрием, анализ их ИК и ЭПР спектров // ФТТ. 2004. Т. 46. № 7. С. 1323–1327.
  26. Sun Y.-P., Ma B., Bunker Christ E., Liu Bing. All-Carbon Polymers (Polyfullerenes) from Photochemical Reactions of Fullerene Clusters in Room-Temperature Solvent Mixtures // J. Am. Chem. Soc. 1995. V. 117. P. 12705–12711.
  27. Shuichi Osawa, Jun Onoe, Kazuo Takeuchi. Coalesced C60 Molecules in Toluene under Ultrahigh Pressure // Fullerene Sci. Technol. 1998. V. 6. № 2. P. 301–308.
  28. Казаченко В.П., Рязанов И.В. Структура полимерных покрытий из С60, полученных методом электронно-лучевого диспергирования фуллерита // ФТТ. 2009. Т. 51. № 4. С. 822–827.

Дополнительные файлы


© Л.В. Баран, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».