Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0213U002712, 0110U002256 , Науково-дослідна робота Назва роботи Дифузія і фазові перетворення у моношарах міді на грані (112) вольфраму Назва етапу роботи Керівник роботи Лобурець Анатолій Тимофійович, Дата реєстрації 05-02-2013 Організація виконавець Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка Опис етапу Об'єктом дослідження є моно- і субмоношарові плівки, адсорбовані на атомно анізотропних гранях монокристалів. Предметом дослідження є фазові перетворення і поверхнева дифузія в адсорбованих плівках залежно від атомної будови підкладки, характеру взаємодії адатомів між собою та з підкладкою, критичні параметри і параметри порядку. Мета науково-дослідної роботи експериментальне і теоретичне дослідження динамічних властивостей моношарів міді, адсорбованих на грані (112) вольфраму із використанням моделювання поверхневої дифузії у фазово-неоднорідних плівках і вивчення фазових рівноваг у таких плівках. Методи дослідження та апаратура. Експериментальна частина роботи базується на вивченні методом контактної різниці потенціалів двовимірних розподілів локальних значень роботи виходу в процесі ізотермічної еволюції адсорбованої плівки за різних температур. Для цього раніше було розроблено, виготовлено і запатентовано сканувальний контактно-потенціальний мікроскоп (Пат. 23087 UA, МПК Н01J37/26. Бюл. № 6, 2000 р.). Завдяки використанню одержаних у спеціально проведених експериментах калібрувальних графіків, що відображають залежність роботи виходу від ступеня покриття грані адсорбатом, знаходилися фінішні концентраційні розподіли адсорбату. Так знаходилися дифузійно (або іншим способом) сформовані концентраційні профілі та їхня еволюція при фіксованих температурах. У випадку класичної дифузії ці профілі використовувалися для обчислення концентраційних залежностей коефіцієнтів дифузії за методом Болцмана-Матано при різних температурах. Математичне моделювання процесів поверхневої дифузії в адсорбованих субмоношарових плівках у двовимірному періодичному потенціалі підкладки здійснено методами молекулярної динаміки. Теоретичні і практичні результати. Поверхнева дифузія визначається фазовим станом адсорбованої плівки. За умови використання атомно досконалих поверхонь монокристалів-адсорбентів у надвисокому вакуумі фазовий стан субмоношарових адсорбованих плівок відображається на концентраційних розподілах, сформованих у дифузійній зоні гетерогенної плівки. Показано, що такі розподіли, одержані при різних нижчих критичної температурах, несуть інформацію про ступені покриття у співіснуючих фазах. Ця гіпотеза була експериментально підтверджена на прикладі адсорбційної системи Cu-W(112). Побудовано фазову діаграму такої двовимірної адсорбованої плівки. У області дифузійної зони субмоношарової гетерогенної адсорбованої плівки при температурах, які зростають наближаючись до критичної у відкритій, нелінійній нерівновагій системі можуть виникати умови для виникнення динамічної самоорганізації. Показано, що це дійсно можливо за умови, коли десорбція із газової фази іде набагато інтенсивніше, ніж з конденсованої. Окрім того показано, що у співадсорбованих плівках з дипольною латеральною взаємодією адатомів поверхнева дифузія сильно пригнічується незначною кількістю повільного співадсорбата. Окрім того, стронцій і літій можуть утворювати спільну структуру, що проявляється в дифузійних характеристиках. Новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше було показано: У сильно нерівноважній субмоношаровій гетерогенній адсорбційній системі Cu-(112)W між конденсованою й газовою фазами може встановлюватися динамічна рівновага, яка контролюється процесом дифузії за умови, що у двовимірній гетерогенній системі адсорбована речовина при температурах інтенсивної дифузії легко десорбується з газової фази, а десорбцією з конденсованої фази можна знехтувати. Це призводить до самоорганізації плівки з виокремленням динамічної структури у вигляді високоградієнтної ділянки на концентраційному профілі. Виокремлена концентраційна хвиля переміщується з постійною швидкістю, не змінюючи з часом своєї форми, але її висота зменшується з ростом температури за рахунок зміни концентрацій у співіснуючих фазах. Ця обставина дозволила вперше побудувати діаграму стану адсорбованаї плівки, що формується за механізмом Странського-Крастанова при переході від пошарового росту до острівцевого. У двовимірних адсорбційних системах з притягальною взаємодією адатомів зміна фазового стану є аналогічною фазовим переходам першого роду у тривимірних системах що відрізняється від результатів, передбачених теорією, а переходи другого роду в різко анізотропних двовимірних системах характеризуються показниками порядку, що майже у два рази перевищують значення для ізотропних систем і теоретичні значення моделі Ізінга. При низьких температурах у несумірній з підкладкою двовимірній плівці міді на фоні гексагональної структури виникає надструктура за рахунок взаємоузгоджених періодичних зміщень адсорбованих атомів зі своїх адсорбційних центрів (утворюється одновимірна решітка солітонів). У співадсорбованих плівках Li-Sr навіть кілька відсотків повільних адатомів Sr сильно гальмують дифузію літію. Цей вплив обумовлений як взаємодією між співадсорбованими частинками, особливо коли латеральні сили мають далекодіючий характер, так і існуванням колективних механізмів поверхневої дифузії. Значимість одержаних результатів полягає в тому, що одержана нова інформація може бути використана при вирішенні цілого ряду практичних задач, пов'язаних зі створенням нових матеріалів, елементів сучасної твердотільної мікро- і наноелектроніки, з вирощуванням кристалів, гетерогенним каталізом, порошковою металургією тощо. Ефективність впровадження.. Результати виконаних досліджень поглиблюють розуміння механізмів міжатомної взаємодії і транспорту атомів в адсорбованих плівках, динаміки росту плівок та впливу на неї зовнішніх факторів, залежність цих процесів від електронної будови атомів адсорбату, фазового стану та структури двовимірних систем і підкладки. З практичної точки зору, отримані результати мають важливе значення для керування кінетикою поверхневого транспорту речовин, а отже, будь-якими процесами, що від неї залежать. У роботі показано, що використання фазових ефектів у поверхневій дифузії та відповідно підібраних співадсорбатів може бути ефективним способом впливу на кінетику поверхневого масо переносу, а закономірності впливу спів адсорбованих домішок на поверхневу дифузію в плівці можуть бути використані для цілеспрямованого модифікування фізико-хімічних властивостей поверхонь при створенні нових матеріалів у нано-, електронних, хімічних і біологічних технологіях. Важливе методичне значення має запропоноване і реалізоване принципове удосконалення скандувального контактно-потенціального мікроскопу. Результати досліджень використовуються в курсах лекцій з таких дисциплін як "Фізична хімія", "Фізична хімія і хімія силікатів", "Теоретичні основи фазових перетворень вуглеводневої сировини", "Концепції сучасного природознавства". Опис продукції Показано, що концентраційні розподіли, сформовані у дифузійній зоні гетерогенної плівки, несуть інформацію про ступені покриття у співіснуючих фазах. Побудовано фазову діаграму адсорбційної плівки Cu-W(112). У області дифузійної зони при температурах нижчих критичної спостерігалися прояви динамічної самоорганізації, коли десорбція із газової фази іде набагато інтенсивніше, ніж з конденсованої. Виявлено, що у співадсорбованих плівках з дипольною латеральною взаємодією адатомів дифузія сильно пригнічується незначною кількістю повільного співадсорбата. Автори роботи Заїка С.О. Лобурець А.Т. Сененко А.І. Сененко Н.Б. Стрижуес Д.В. Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити