Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄

Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄

Методами сканувальної зондової тунельної мікроскопії та спектроскопії атомового розріжнення досліджено вплив процесів температурного відпалу на морфологічні особливості поверхні й електронну будову металевого стопу Fe₈₂Si₄B₁₄ у діяпазоні температур від 200°C до 700°C. В процесі релаксації невпорядко...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Datum:2017
Hauptverfasser: Артемюк, В.А., Карбовская, Л.И., Кузнецова, Е.Я., Карбовский, В.Л.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2017
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/133184
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄ / В.А. Артемюк, Л.И. Карбовская, Е.Я. Кузнецова, В.Л. Карбовский // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 2. — С. 251-260. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-133184
record_format dspace
spelling Артемюк, В.А.
Карбовская, Л.И.
Кузнецова, Е.Я.
Карбовский, В.Л.
2018-05-21T14:06:45Z
2018-05-21T14:06:45Z
2017
Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄ / В.А. Артемюк, Л.И. Карбовская, Е.Я. Кузнецова, В.Л. Карбовский // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 2. — С. 251-260. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
1816-5230
PACS: 65.40.gk, 68.35.bd, 68.37.Ef, 68.47.De, 68.60.Dv, 71.20.Be, 73.20.At
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/133184
Методами сканувальної зондової тунельної мікроскопії та спектроскопії атомового розріжнення досліджено вплив процесів температурного відпалу на морфологічні особливості поверхні й електронну будову металевого стопу Fe₈₂Si₄B₁₄ у діяпазоні температур від 200°C до 700°C. В процесі релаксації невпорядкованого стопу виявлено області з пониженою провідністю, що характерно для утворення нанофаз Fe–Si і Fe–B. Спостерігаються істотні неоднорідності густини електронних станів на міжкластерних межах, що свідчить про їх складну організацію. Одержано розподіл густини електронних станів в околі рівня Фермі. Спостерігається коаґуляція кластерних утворень, в результаті чого формуються нано- та мезочастинки.
Методами сканувальної зондової тунельної мікроскопії та спектроскопії атомового розріжнення досліджено вплив процесів температурного відпалу на морфологічні особливості поверхні й електронну будову металевого стопу Fe₈₂Si₄B₁₄ у діяпазоні температур від 200°C до 700°C. В процесі релаксації невпорядкованого стопу виявлено області з пониженою провідністю, що характерно для утворення нанофаз Fe–Si і Fe–B. Спостерігаються істотні неоднорідності густини електронних станів на міжкластерних межах, що свідчить про їх складну організацію. Одержано розподіл густини електронних станів в околі рівня Фермі. Спостерігається коаґуляція кластерних утворень, в результаті чого формуються нано- та мезочастинки.
The influences of temperature-annealing processes on the surface morphological features and the electronic structure of a metal Fe₈₂Si₄B₁₄ alloy in the temperature range from 200°C to 700°C are investigated by methods of both the probe scanning tunnelling microscopy and the atomic resolu-tion spectroscopy. Low-conductivity areas are observed after the relaxa-tion of disordered alloy that is typical for the formation of Fe–Si and Fe–B nanophases. The substantial inhomogeneities of the electron density of states at the intercluster boundaries that indicates their complex organi-zation. Distribution of the electron density of states near the Fermi level is determined. Coagulation of cluster assemblies and, as a result, the for-mation of nano- and mesoparticles are observed.
ru
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄
Tunnelling Spectroscopy and Morphological Surface Features of Amorphous Metallic Fe₈₂Si₄B₁₄ Alloy
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄
spellingShingle Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄
Артемюк, В.А.
Карбовская, Л.И.
Кузнецова, Е.Я.
Карбовский, В.Л.
title_short Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄
title_full Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄
title_fullStr Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄
title_full_unstemmed Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄
title_sort туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава fe₈₂si₄b₁₄
author Артемюк, В.А.
Карбовская, Л.И.
Кузнецова, Е.Я.
Карбовский, В.Л.
author_facet Артемюк, В.А.
Карбовская, Л.И.
Кузнецова, Е.Я.
Карбовский, В.Л.
publishDate 2017
language Russian
container_title Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
format Article
title_alt Tunnelling Spectroscopy and Morphological Surface Features of Amorphous Metallic Fe₈₂Si₄B₁₄ Alloy
description Методами сканувальної зондової тунельної мікроскопії та спектроскопії атомового розріжнення досліджено вплив процесів температурного відпалу на морфологічні особливості поверхні й електронну будову металевого стопу Fe₈₂Si₄B₁₄ у діяпазоні температур від 200°C до 700°C. В процесі релаксації невпорядкованого стопу виявлено області з пониженою провідністю, що характерно для утворення нанофаз Fe–Si і Fe–B. Спостерігаються істотні неоднорідності густини електронних станів на міжкластерних межах, що свідчить про їх складну організацію. Одержано розподіл густини електронних станів в околі рівня Фермі. Спостерігається коаґуляція кластерних утворень, в результаті чого формуються нано- та мезочастинки. Методами сканувальної зондової тунельної мікроскопії та спектроскопії атомового розріжнення досліджено вплив процесів температурного відпалу на морфологічні особливості поверхні й електронну будову металевого стопу Fe₈₂Si₄B₁₄ у діяпазоні температур від 200°C до 700°C. В процесі релаксації невпорядкованого стопу виявлено області з пониженою провідністю, що характерно для утворення нанофаз Fe–Si і Fe–B. Спостерігаються істотні неоднорідності густини електронних станів на міжкластерних межах, що свідчить про їх складну організацію. Одержано розподіл густини електронних станів в околі рівня Фермі. Спостерігається коаґуляція кластерних утворень, в результаті чого формуються нано- та мезочастинки. The influences of temperature-annealing processes on the surface morphological features and the electronic structure of a metal Fe₈₂Si₄B₁₄ alloy in the temperature range from 200°C to 700°C are investigated by methods of both the probe scanning tunnelling microscopy and the atomic resolu-tion spectroscopy. Low-conductivity areas are observed after the relaxa-tion of disordered alloy that is typical for the formation of Fe–Si and Fe–B nanophases. The substantial inhomogeneities of the electron density of states at the intercluster boundaries that indicates their complex organi-zation. Distribution of the electron density of states near the Fermi level is determined. Coagulation of cluster assemblies and, as a result, the for-mation of nano- and mesoparticles are observed.
issn 1816-5230
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/133184
citation_txt Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe₈₂Si₄B₁₄ / В.А. Артемюк, Л.И. Карбовская, Е.Я. Кузнецова, В.Л. Карбовский // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 2. — С. 251-260. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT artemûkva tunnelʹnaâspektroskopiâimorfologičeskieosobennostipoverhnostiamorfnogometalličeskogosplavafe82si4b14
AT karbovskaâli tunnelʹnaâspektroskopiâimorfologičeskieosobennostipoverhnostiamorfnogometalličeskogosplavafe82si4b14
AT kuznecovaeâ tunnelʹnaâspektroskopiâimorfologičeskieosobennostipoverhnostiamorfnogometalličeskogosplavafe82si4b14
AT karbovskiivl tunnelʹnaâspektroskopiâimorfologičeskieosobennostipoverhnostiamorfnogometalličeskogosplavafe82si4b14
AT artemûkva tunnellingspectroscopyandmorphologicalsurfacefeaturesofamorphousmetallicfe82si4b14alloy
AT karbovskaâli tunnellingspectroscopyandmorphologicalsurfacefeaturesofamorphousmetallicfe82si4b14alloy
AT kuznecovaeâ tunnellingspectroscopyandmorphologicalsurfacefeaturesofamorphousmetallicfe82si4b14alloy
AT karbovskiivl tunnellingspectroscopyandmorphologicalsurfacefeaturesofamorphousmetallicfe82si4b14alloy
first_indexed 2025-11-26T02:06:00Z
last_indexed 2025-11-26T02:06:00Z
_version_ 1850607958538321920
fulltext 251 PACS numbers: 65.40.gk, 68.35.bd, 68.37.Ef, 68.47.De, 68.60.Dv, 71.20.Be, 73.20.At Туннельная спектроскопия и морфологические особенности поверхности аморфного металлического сплава Fe82Si4B14 В. А. Артемюк1, Л. И. Карбовская1, Е. Я. Кузнецова2, В. Л. Карбовский1 1Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Акад. Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина 2Национальный авиационный университет, Аэрокосмический институт, просп. Космонавта Комарова, 1, 03058 Киев, Украина Методами зондовой сканирующей туннельной микроскопии и спектро- скопии атомного разрешения исследовано влияние процессов темпера- турного отжига на морфологические особенности поверхности и элек- тронное строение металлического сплава Fe82Si4B14 в диапазоне темпе- ратур от 200C до 700C. В процессе релаксации неупорядоченного сплава обнаружены области с пониженной проводимостью, что харак- терно для образования нанофаз Fe–Si и Fe–B. Наблюдаются существен- ные неоднородности плотности электронных состояний на межкластер- ных границах, что свидетельствует об их сложной организации. Полу- чено распределение плотности электронных состояний в окрестности уровня Ферми. Наблюдается коагуляция кластерных образований, в результате чего формируются нано - и мезочастицы. Методами сканувальної зондової тунельної мікроскопії та спектроскопії атомового розріжнення досліджено вплив процесів температурного від- палу на морфологічні особливості поверхні й електронну будову мета- левого стопу Fe82Si4B14 у діяпазоні температур від 200C до 700C. В процесі релаксації невпорядкованого стопу виявлено області з пониже- ною провідністю, що характерно для утворення нанофаз Fe–Si і Fe–B. Спостерігаються істотні неоднорідності густини електронних станів на міжкластерних межах, що свідчить про їх складну організацію. Одер- жано розподіл густини електронних станів в околі рівня Фермі. Спо- стерігається коаґуляція кластерних утворень, в результаті чого форму- ються нано- та мезочастинки. The influences of temperature-annealing processes on the surface morpho- Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii 2017, т. 15, № 2, сс. 251–260  2017 ІМФ (Інститут металофізики ім. Ã. В. Курдюмова НАН Óкраїни) Надруковано в Óкраїні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 252 В. А. АРТЕМЮК, Л. И. КАРБОВСКАЯ, Е. Я. КÓЗНЕЦОВА, В. Л. КАРБОВСКИЙ logical features and the electronic structure of a metal Fe82Si4B14 alloy in the temperature range from 200C to 700C are investigated by methods of both the probe scanning tunnelling microscopy and the atomic resolu- tion spectroscopy. Low-conductivity areas are observed after the relaxa- tion of disordered alloy that is typical for the formation of Fe–Si and Fe– B nanophases. The substantial inhomogeneities of the electron density of states at the intercluster boundaries that indicates their complex organi- zation. Distribution of the electron density of states near the Fermi level is determined. Coagulation of cluster assemblies and, as a result, the for- mation of nano- and mesoparticles are observed. Ключевые слова: аморфный металлический сплав, электронное строе- ние, морфология поверхности, термический отжиг, сканирующая тун- нельная микроскопия. Ключові слова: аморфний металічний стоп, електронна будова, морфо- логія поверхні, термічний відпал, сканувальна тунельна мікроскопія. Key words: amorphous metallic alloy, electronic structure, surface mor- phology, thermal annealing, scanning tunnelling microscopy. (Получено 2 февраля 2017 г.; после доработки — 5 февраля 2017 г.) 1. ВВЕДЕНИЕ Отличительные свойства АМС, как известно, в значительной ме- ре определяются их электронным строением, вследствие чего установление закономерностей формирования электронной струк- туры уже существующих соединений является важнейшим эта- пом в разработке методик получения новых материалов с задан- ными характеристиками. Существенное влияние на различные физические, химические и механические свойства аморфных металлических сплавов ока- зывает структурная релаксация, поэтому изучение феномена ре- лаксации вызывает значительный интерес не только по отноше- нию к техническому применению аморфных плёнок, но и с точки зрения более глубокого понимания природы аморфной структу- ры. Одной из главных проблем решаемых физическими методами является идентификация атомного и электронного строения ве- щества. Накопление разнородных данных позволяет выявить за- кономерности и установить корреляции между разными характе- ристиками. Данные каждого метода являются уникальными, но, несмотря на достигнутую разработанность ряда методов, процесс развития, углубления и расширения применений практически всех методов продолжается. Одной из важнейших проблем оста- ётся оптимальный выбор метода или группы методов с учётом их ТÓННЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТИ Fe82Si4B14 253 возможностей. Вне зависимости от практической доступности то- го или иного метода постоянную ценность представляют принци- пиальные возможности методов; их освоение должно способство- вать более глубокому пониманию и эффективному решению назревающих проблем. Ввиду важности обозначенной проблемы в настоящее время, пожалуй, трудно указать на те методы, которые не использова- лись бы при исследовании неупорядоченных соединений и среди них спектральные методы являются одними из наиболее эффек- тивных в изучении электронных свойств веществ. Одним из экзотических спектральных методов исследования прифермиевских электронных состояний является метод тун- нельной спектроскопии, который имеет существенные преимуще- ства в исследовании процессов структурной релаксации [1, 2]. К настоящему времени теория электронного строения неупоря- доченных соединений все ещё далека от своего завершения, не- смотря на достаточно большое количество работ, посвящённых исследованию ряда конкретных веществ упомянутого типа [3–8]. В данной работе методами высоковакуумной туннельной мик- роскопии атомного разрешения и туннельной спектроскопии ис- следованы морфологические особенности и электронное строение аморфного металлического сплава Fе82Si4B14 при термической об- работке в широком диапазоне температур от 200C до 700C. 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА Морфологические особенности поверхности аморфного металли- ческого сплава Fe82Si4B14 исследовались с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) фирмы JEOL (JSPM-4610). Тер- мическое воздействие на образец во время получения туннельных снимков поверхности осуществлялось при помощи керамического нагревателя, на котором располагался образец. Ток нагрева ке- рамического нагревателя менялся в пределах от 0,2 Å до 0,7 Å. Температура образца определялась по нагрузочным кривым нагревателя и пирометрически. Точность определения температу- ры поверхности образца была не хуже 3 К. Скорость нагрева об- разца составляла 2 К/мин. Снимки были получены после 15 мин выдержки при указанных температурах при напряжениях сме- щения до 3,0 В и туннельном токе 2 пА. Рабочий вакуум был не хуже 10 7 Па. Вольт-амперные характеристики туннельных спектров кла- стерных наноструктур аморфного металлического сплава получе- ны по стандартной методике. Выражение для туннельного тока в приближении квазинепрерывного спектра электронов в некото- рой точке r0 на поверхности образца с учётом плотности элек- 254 В. А. АРТЕМЮК, Л. И. КАРБОВСКАЯ, Е. Я. КÓЗНЕЦОВА, В. Л. КАРБОВСКИЙ тронных состояний иглы может быть представлено в следующем виде:   0 0 0 0 ( , ) ( ) ( ) ( , ) , eU T S I r U E r E D r E dE где D(r0, E) — прозрачность барьера; T(E) — плотность элек- тронных состояний зонда; S(r0, E) — плотность электронных со- стояний образца в точке r0. Таким образом, туннельный ток представляет собой свёртку плотности состояний зонда и образца. Однако, как правило, со- стояния образца доминируют в спектре. В предположении, что плотность состояний вблизи уровня Ферми в металле зонда прак- тически постоянна, выражение для тока, приведённое выше можно записать в виде:  0 0 0 ( , ) ( ) , eU S I r U r E dE В этом случае зависимость туннельного тока от напряжения определяется, в основном, плотностью состояний в энергетиче- ском спектре образца. На практике величину S(r0, E) оценивают по величине производной туннельного тока по напряжению: ( ) . S I eU U     Следовательно, туннельная вольтамперная характеристика от- ражает число электронных состояний и их распределение в энер- гетическом спектре образца [9]. Плотности электронных состояний были получены в режиме записи туннельного тока I(U) при изменении напряжения в пре- делах 3 В и фиксированном положении иглы. dI/dU спектр был получен численным дифференцированием кривых I(U). 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ На рисунке 1 приведены снимки туннельного микроскопа по- верхности аморфного металлического сплава Fе82Si4B14 при тем- пературах 400C, 450C, 475C. Как видно из рис. 1, поверхность АМС Fe82Si4B14 при 400C представлена набором частиц, которые имеют близкую к сфери- ческой форму. Однако при повышении температуры наблюдается уменьшение среднего их размера с существенным разбросом их пространственных параметров. Если учесть, что распад частиц маловероятен, то уменьшение размера частиц можно объяснить ТÓННЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТИ Fe82Si4B14 255 за счёт сегрегации кластеров малых размеров до 5 нм к поверх- ности. Для СТМ-снимков температур до 475C характерно равно- мерное поле снимка без дополнительных структурных особенно- стей. Анализ плотностей электронных состояний для кластеров в точках 1 и 2 показал значительное их сходство. Пики в области занятых состояний до 3,0 эВ (рис. 2) описывают 3d-состояния железа. Наличие двух особенностей, — основного пика около 2,5 эВ и низкоэнергетического пика при 1,8 эВ, — указывает на рас- щепление и, следовательно, на гибридизацию 3d-состояний желе- за с р-состояниями кремния или бора. На приведённых спектрах чётко видны локальные максимумы, как в валентной зоне, так и в области свободных состояний. Примечательно, что главные максимумы в областях свободных и занятых состояний локализованы для различных кластеров в одинаковых энергетических областях. Для обоих кластеров ос- Рис. 1. СТМ-изображения Fe82Si4B14 при различных температурах нагре- ва.1 а б Рис. 2. СТМ-снимок поверхности и туннельные спектры в указанных точках АМС Fe82Si4B14 при 400C: а) дифференциальная зависимость dI/dV в точке 1; б) дифференциальная зависимость dI/dV в точке 2.2 256 В. А. АРТЕМЮК, Л. И. КАРБОВСКАЯ, Е. Я. КÓЗНЕЦОВА, В. Л. КАРБОВСКИЙ новной максимум в области свободных состояний находится 2,5 эВ. Одинаковое поведение кривых плотностей электронных со- стояний для приведённых кластеров указывает на идентичный химический состав кластеров. Для указанных кластеров наблю- дается перераспределение интенсивностей главных особенностей спектров. При сохранении энергетического положения особенно- стей наблюдается перераспределение интенсивностей между за- нятыми и свободными состояниями. Данное поведение, скорее всего, можно отнести за счёт уменьшения плотности электрон- ных состояний в валентной зоне кластера 1. Физической приро- дой такого уменьшения может быть различная концентрация железа в кластерах. Необходимо отметить, что для АМС состава Fe82Si4B14 указан- ная температура при многочасовой выдержке является наиболее характерной для интенсивной кристаллизации аморфного сплава. Однако не наблюдаются чётко сформировавшиеся кристаллы, а примерно нулевая плотность электронных состояний на уровне Ферми указывает на то, что формирование электронной структу- ры кластеров происходит по механизму молекулярных орбита- лей. Рис. 3. СТМ-снимок поверхности Fe82Si4B14 и дифференциальная зави- симость dI/dV в верхнем левом углу (450C).3 Рис. 4. dI/dV-спектр для межкластерной области.4 ТÓННЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТИ Fe82Si4B14 257 Дальнейший нагрев образца до температуры 450C как видно из рис. 3, не приводит к изменению размеров кластеров, а также не наблюдается существенных изменений в плотности электрон- ных состояний такого рода кластеров. Ãлавный максимум кривой занятой части плотности электронных состояний смещается в об- ласть больших энергий связи на 0,5 эВ. В то время как глав- ный максимум кривой плотности свободных состояний остаётся локализованным в той же области. Данный факт может свиде- тельствовать в пользу дальнейшего процесса формирования кри- сталлов и отхода от принципа формирования кластеров по моле- кулярному механизму. С учётом сохранения среднего размера кластеров при нагреве, увеличение количества максимумов на кривых dI/dV указывает на интенсивный процесс кристаллизации внутри кластеров и об- разованию квазикристаллов. Характерной особенность являются спектры туннельных элек- тронов, которые были получены в межкластерной области (рис. 4). Исходя из анализа кривой плотности электронных состояний, можно утверждать, что межкластерная область имеет тот же примерный локальный химический состав, что и кластеры. Большинство полученных зависимостей dI/dV указывает на то, что межкластерная область значительно ближе к фазе -железа. Дальнейший нагрев до 475C не приводит к качественным из- менениям в проводимости отдельных кластеров, что подтвержда- ется спектрами, снятыми как для межкластерных областей, так и для отдельных кластеров (рис. 5). Наиболее характерные изменения морфологии наблюдаются при температуре 500C и выше. При 500C поверхность приобре- тает совершенно отличный вид (рис. 5, а). Наблюдается коагуля- ция кластерных образований, в результате чего формируются объёмные частицы. Полученные для трёх разных точек, зависи- мости dI/dV имеют схожий характер, что позволяет говорить о некой однородности поверхностного слоя с небольшими флуктуа- циями в фазовом составе образца. Образование сферических кластеров на основе Fe–Si или Fe–B, по всей видимости, происходит на стадии сверхбыстрого охла- ждения расплава по механизму приоритетности связи Fe–Si и Fe–B над Fe–Fe, а не сегрегации лёгких элементов в процессе структурной релаксации. Данный вывод подтверждается наличи- ем аналогичных кластеров в исходном аморфном сплаве. Нагрев до 550C особых изменений в электронную структуру кластеров различных размеров не вносит, что можно видеть на рис. 5, б. Так, можно видеть, что дифференциальная зависимость тока от напряжения имеет чётко выраженную форму, которая характерна для проводников. Похожая форма кривых для двух 258 В. А. АРТЕМЮК, Л. И. КАРБОВСКАЯ, Е. Я. КÓЗНЕЦОВА, В. Л. КАРБОВСКИЙ различных кластеров (рис. 5, а, б) позволяет сделать вывод, что образец при данной температуре имеет поверхность свойственную преимущественно проводникам с малыми концентрациями крем- ния и бора. Аналогичную картину можно наблюдать и для температур об- разца 600C и 700C (рис. 5, в, г). Так, для разных точек скани- рования присущи как кривые с металлической проводимостью, так и с небольшими примесями. Рис. 5. а — СТМ-снимок поверхности Fe82Si4B14 (нагрев до 500C) и дифференциальная зависимость dI/dV, характерная для 3 точек; б — СТМ-снимок поверхности Fe82Si4B14 (нагрев до 550C) и дифференциаль- ная зависимость dI/dV, характерная для 2 точек; в — СТМ-снимок по- верхности Fe82Si4B14 (нагрев до 600C) и дифференциальная зависимость dI/dV, характерная для 3 точек; г — СТМ-снимок поверхности Fe82Si4B14 (нагрев до 700C) и дифференциальная зависимость dI/dV для указан- ной точки.5 ТÓННЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТИ Fe82Si4B14 259 Исходя из анализа спектров электронных состояний, можно сделать вывод о том, что интенсивный процесс кристаллизации начинается с температуры 400C и продолжается вплоть до 550C. Дальнейшее повышение температуры не приводит к суще- ственным изменениям в кривых плотностей электронных состоя- ний. 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Óстановлено, что для аморфного металлического сплава Fe82Si4B14 процесс интенсивной кристаллизации начинается с температуры 400C и продолжается вплоть до 550C. Дальнейшее повышение температуры не приводит к существенным изменениям в кривых плотностей электронных состояний и морфологических особенно- стях поверхности. Описаны неоднородности фазового состава поверхности. Пока- зано, что межкластерная область имеет тот же примерный ло- кальный химический состав, что и кластерные образования. Большинство полученных зависимостей dI/dV указывает на то, что межкластерная область значительно ближе к фазе -железа. Обнаружены области с пониженной проводимостью, что харак- терно для образований нанофаз Fe–Si и Fe–B. Принципы органи- зации электронной структуры малых кластеров (до 5 нм) поверх- ности аморфного металлического сплава Fe82Si4B14 на основе Fe– Si или Fe–B соответствуют механизму молекулярных орбиталей. ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА—REFERENCES 1. N. Kobayashi, N. Kataoka, T. Shima, and H. Fujimori, J. Magn. Magn. Mater., 129, No. 3: 302 (1994). 2. V. A. Blagojevic, D. M. Minic, M. V. Dragica, and M. Minic, Mater. Chem. Phys., 142, No. 1: 207 (2013). 3. A. Macheta, A. Galtayries, S. Zanna, L. Klein, V. Maurice, P. Jolivet, M. Foucault, P. Combrade, P. Scott, and P. Marcus, Electrochim. Acta., 49, No. 22: 3957 (2004). 4. B. Reinker, H. Geisler, M. Moske, and K. Samwer, Thin Solid Films, 275, No. 1: 240 (1996). 5. A. Boutahar, H. Lassri, E. K. Hlil, and D. Fruchart, J. Magn. Magn. Mater., 398, No. 1: 26 (2016). 6. X. C. Zhong, H. C. Tian, S. S. Wang, Z. W. Liu, Z. G. Zheng, and D. C. Zeng, J. Alloys Compd., 633, No. 2: 188 (2015). 7. J. Nogués, K. V. Rao, A. Inoue, and K. Suzuki, NsM, 5, No. 3: 281 (1995). 8. M. Donten, Z. Stojek, and H. Cesiulis, J. Electrochem. Soc., 150, No. 2: C95 (2003). 9. C. J. Chen, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy. 1st Edition (New York: Oxford University Press: 1993). 260 В. А. АРТЕМЮК, Л. И. КАРБОВСКАЯ, Е. Я. КÓЗНЕЦОВА, В. Л. КАРБОВСКИЙ 1G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the N.A.S. of Ukraine, 36, Acad. Vernadsky Blvd., UA-03142 Kyiv, Ukraine 2National Aviation University, Aerospace Institute, Cosmonaut Komarov Ave., 1, UA-03058 Kyiv, Ukraine 1 Fig. 1. STM images of Fe82Si4B14 at different heating temperatures. 2 Fig. 2. STM image of the surface and tunnelling spectra of the Fe82Si4B14 AMA annealed at 400С, а) dI/dV spectrum acquired at the point 1; б) dI/dV spectrum acquired at the point 2. 3 Fig. 3. STM image of the Fe82Si4B14 AMA surface and dI/dV spectrum acquired in the upper left corner of the image (450C). 4 Fig. 4. dI/dV spectra acquired at intercluster area. 5 Fig. 5. а) STM image of the Fe82Si4B14 surface (annealed at 500С) and 3 specific dI/dV spectra for different points; б) STM image of the Fe82Si4B14 surface (annealed at 550С) and 2 specific dI/dV spectra for different points; в) STM image of the Fe82Si4B14 surface (annealed at 600°С) and 3 specific dI/dV spectra characteristic for different points; г) STM picture of the Fe82Si4B14 surface (annealed at 700°С) and specific dI/dV spectra.

Ähnliche Einträge