Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl
Электронно-микроскопическими методами исследована структура пленок фуллерита С₆₀, сконденсированных в вакууме на поверхность кристаллов (100) NaCl, находящихся при Т = 240 К. При комнатной температуре пленки имели ГЦК-решетку и (111) ориентировку. Определены кристаллографические условия сопряжения п...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2002 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2002
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79523 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl / Н.И. Горбенко, А.Т. Пугачев, Х. Саадли, Н.П. Чуракова // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 1. — С. 178-180. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860253159700561920 |
|---|---|
| author | Горбенко, Н.И. Пугачев, А.Т. Саадли, Х. Чуракова, Н.П. |
| author_facet | Горбенко, Н.И. Пугачев, А.Т. Саадли, Х. Чуракова, Н.П. |
| citation_txt | Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl / Н.И. Горбенко, А.Т. Пугачев, Х. Саадли, Н.П. Чуракова // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 1. — С. 178-180. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Электронно-микроскопическими методами исследована структура пленок фуллерита С₆₀, сконденсированных в вакууме на поверхность кристаллов (100) NaCl, находящихся при Т = 240 К. При комнатной температуре пленки имели ГЦК-решетку и (111) ориентировку. Определены кристаллографические условия сопряжения поверхности (100) NaCl и ориентированных пленок С₆₀, установлен двухпозиционный характер их структуры.
Электрономікроскопічними методами досліджена структура плівок фуллеріту С₆₀, сконденсованих у вакуумі на поверхню кристалів (100) NaCl, які знаходились при Т = 240 К. При кімнатній температурі плівки мали ГЦК-гратку та (111) орієнтировку. Знайдені кристалографічні умови спряження поверхні (100) NaCl та орієнтованих плівок С₆₀, установлено двухпозиційний характер їх структури.
The structure of thin C₆₀ fullerite films prepared by evaporation and condensation in a vacuum of C₆₀ molecules on a surface (100) of NaCl are investigated by electron-optical methods. The substrate temperature was in the range 240 K. At room temperature of the films had a fcc lattice and (111) orientation. The crystallographic conditions of the conjugation of the (100) surface NaCl and the oriented C₆₀ fullerite films and the two-position character of their structure were determined.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:45:34Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 539.216.26:546.26:539.27
СТРУКТУРА ТОНКИХ ПЛЕНОК С60 НА (100) NaCl
Н.И. Горбенко, А.Т. Пугачев, Х. Саадли, Н.П. Чуракова
Национальный технический университет
“Харьковский политехнический институт”, г. Харьков, Украина,
pugachov@kpi.kharkov.ua
Электрономікроскопічними методами досліджена структура плівок фуллеріту С60, сконденсованих у
вакуумі на поверхню кристалів (100) NaCl, які знаходились при Т = 240 К. При кімнатній температурі плівки
мали ГЦК-гратку та (111) орієнтировку. Знайдені кристалографічні умови спряження поверхні (100) NaCl та
орієнтованих плівок С60, установлено двухпозиційний характер їх структури.
Электронно-микроскопическими методами исследована структура пленок фуллерита С60, сконденсиро-
ванных в вакууме на поверхность кристаллов (100) NaCl, находящихся при Т = 240 К. При комнатной темпе-
ратуре пленки имели ГЦК-решетку и (111) ориентировку. Определены кристаллографические условия со-
пряжения поверхности (100) NaCl и ориентированных пленок С60, установлен двухпозиционный характер их
структуры.
The structure of thin C60 fullerite films prepared by evaporation and condensation in a vacuum of C60 molecules
on a surface (100) of NaCl are investigated by electron-optical methods. The substrate temperature was in the
range 240 K. At room temperature of the films had a fcc lattice and (111) orientation. The crystallographic condi-
tions of the conjugation of the (100) surface NaCl and the oriented C60 fullerite films and the two-position character
of their structure were determined.
Открытие стабильных многоатомных кластеров
– фуллеренов Сn (n = …60, 70,…), нанотрубок и ме-
тодов их получения привело к созданию нового
класса углеродных твердых тел (фуллеритов) со
своими проблемами, объектами исследования и пер-
спективами их практического применения [1-3].
Наибольшее внимание привлекли фуллериты С60,
которые при комнатной температуре и нормальном
давлении кристаллизуются в гранецентрированную
кубическую (ГЦК) решетку с параметром 1,42 нм.
При температуре 260 К ГЦК-решетка переходит в
простую кубическую (ПК). При этом переходе ГЦК-
→ ПК кластеры С60 остаются в тех же позициях, но
осью 3-го порядка начинают ориентироваться вдоль
[111] направления кристалла. Самостоятельный ин-
терес представляют исследования С60 в тонко-
пленочном состоянии благодаря возможности вари-
ации структуры, субструктуры, морфологии при из-
менении условий конденсации. Так, при изменении
температуры подложки от 290 до 370 К структура
изменялась от нанодисперсной до (111) ориентиро-
ванной с четырехпозиционной структурой [4].
Настоящая работа посвящена электроно-графи-
ческому и электронно-микроскопическому исследо-
ванию тонких пленок фуллерита С60, конденсиро-
ванных при температуре подложки ∼ 240 К. Пленки
фуллерита С60 получены методом испарения и кон-
денсации в вакууме ∼ 10-3 Па монокристалликов С60
чистотой не хуже 99,9 %.
Исходные кристаллики фуллерита были предва-
рительно исследованы рентгенографическим мето-
дом в медном излучении. Параметр решетки при Т =
293 К был равен (1,418 ± 0,001) нм.
Кристаллы фуллерита испарялись из кварцевого
тигля, нагреваемого молибденовой спиралью до
температуры ∼ 800 К. Подложкой служили (100)
сколы NaCl. Испарялись отдельные кристаллики,
масса которых не превышала ∼ 10-3 г. Толщина
пленок определялась по сдвигу частоты калиброван-
ного кварцевого вибратора. Интервал толщин иссле-
дуемых пленок составлял 3…30 нм.
Для последующих электронографических и элек-
тронно-микроскопических исследований пленки
отделялись в воде и вылавливались на медные элек-
тронно-микроскопические сеточки. Пленка фулле-
рита вылавливалась так, чтобы ее край, указываю-
щий направление [100] NaCl, был параллелен сто-
роне ячейки сеточки. В электронографе сеточки с
пленкой фотографировались на фотопластинку с
электронограммой. Условия съемки обеспечивали
отсутствие поворота между сеточкой и ее изоб-
ражением. Благодаря этому фотопластинка с элек-
тронограммой содержала также информацию об
[100] направлении NaCl. Этот экспериментальный
прием упрощал последующий анализ электроно-
грамм и позволял установить кристаллографические
направления, по которым пленка фуллерита сопря-
жена с подложкой.
Параметр решетки пленок определялся методом
дифракции быстрых электронов на просвет с при-
менением эталона. Эталоном служила тонкая ото-
жженная пленка алюминия толщиной ∼50 нм. Обра-
178ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2002. №1.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (12), с.178-180.
зец и эталон помещались в приставку электроногра-
фа и располагались в одной плоскости, которая
была перпендикулярна электронному пучку. Элек-
тронный пучок проходил одновременно через обра-
зец и эталон. Получаемые при этом электронограм-
мы от образца и эталона снимали на одну фотопла-
стинку для прецизионного определения постоянной
электронографа 2Lλ (L – расстояние от исследуе-
мого образца до фотопластинки, λ - длина волны
электронов).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
По данным электронографических и электронно-
микроскопических исследований пленки фуллерита
С60 для указанного выше интервала толщин и темпе-
ратуры подложки были сплошными и имели при
комнатной температуре ГЦК-решетку. Электроно-
граммы содержали отражения типа (220) и (422), ха-
рактерные для (111)-ориентировки (рис.1,а). Сле-
дует особо отметить, что при перемещении пленки
под электронным пучком на расстояния ±3 мм
вид дифракционной картины не изменялся, что сви-
детельствует в пользу монокристалличности. Одна-
ко этот вывод не подтверждался электронномикро-
скопическими исследованиями. Темнопольные
снимки от пленок С60 в свете рефлексов (220) свиде-
тельствовали о поликристалличности их структуры.
Более того, полученные электронограммы от пленок
С60 существенно отличались от теоретически ожида-
емой для (111) ориентированной монокристальной
пленки (см. рис. 1, б). Эти отличия сводились к сле-
дующему: наблюдалось по 12 рефлексов типа (220)
и (422) вместо 6 ожидаемых для указанной ориента-
ции; по данным прецизионных измерений углы
между соседними рефлексами составляли (30 ±
0,1)о; на одном радиус-векторе rhkl, проведенном из
нулевого узла обратного пространства (центр элек-
тронограммы), лежали рефлексы типа (220) и (422);
присутствовали запрещенные структурным факто-
ром для ГЦК-решетки рефлексы с межплоскостны-
ми расстояниями d = 0,86, 0,43 нм, которые вос-
производят расположение основных рефлексов.
Из рис. 1, а следует, что напрaвление [100] NaCl
параллельно радиус-вектору, на котором расположе-
ны рефлексы (220) и (422). Это означает, что (111)
ориентированная пленка С60 сопряжена с подложкой
согласно следующим ориентационным соотношени-
ям:
(111) [110] C60 (100)[100] NaCl, (1)
(111) [112 ] C60 (100)[100] NaCl, (2)
Одновременное выполнение соотношений (1) и
(2) означает, что пленка содержит два типа (111)
ориентированных кристалликов, повернутых друг
относительно друга на 90о. Электронограмма от та-
кой пленки должна представлять собой суперпози-
цию двух электронограмм от (111) ориентирован-
ных монокристальных пленок, повернутых друг от-
носительно друга на 90о.
Рис.1. Электронограммы: а – экспериментальная от пленок С60, осажденных на (100) NaCl при
Тп = 240 К, ребро ячейки сеточки указывает направление [100] NaCl; б – теоретическая для (111) монокри-
сталлической пленки с ГЦК-решеткой
179
На рис. 2 представлена двухпозиционная модель
структуры для этих ориентационных соотношений
сопряжения пленки С60 и (100) NaCl. Таким образом,
появление на электронограммах от тонких пленок
фуллерита С60 с ориентировкой (111) дополнитель-
ных рефлексов типа (220) и (422) и их взаимное рас-
положение хорошо объясняются моделью структу-
ры, сформированной в результате зарождения и ро-
ста (111) ориентированных в двух эквивалентных
позициях кристалликов С60 на поверхности (100)
NaCl.
Как отмечалось выше, электронограммы содер-
жали запрещенные структурным фактором для
ГЦК-решетки рефлексы, которые могут быть иден-
тифицированы как рефлексы типа 1/3 (422) и 2/3
(422), обусловленные дефектами упаковки [5, 6].
Для ориентировки (111) пленку с ГЦК-решеткой
можно представить в виде последовательности че-
редующихся слоев АВС, АВС… . Если по толщине
пленки число слоев не равно 3n, где n – целое число,
появляются указанные выше дополнительные ре-
флексы.
Отсюда следует, что при малых (∼10 нм и ме-
нее) толщинах и значении межплоскостных рассто-
яний фуллерита d111 = 0,82 нм интенсивность этих
рефлексов может быть сравнима с интенсивностью
основных рефлексов и должна уменьшаться с уве-
личением толщины. Такая ситуация наблюдается
экспериментально в исследованных пленках фулле-
рита С60. При этом двухпозиционность структуры
увеличивает количество экстра-рефлексов до 12, и
они воспроизводят расположение матричных ре-
флексов. В заключение следует определить место
исследованных пленок в традиционной классифика-
ции поликристаллических, текстурированных и мо-
нокристаллических объектов. По совершенству
структуры исследуемые ориентированные пленки
фуллерита С60 с двухпозиционной структурой, не-
смотря на точечный вид электронограмм, снятых в
широком электронном пучке, являются промежу-
точными между текстурированными и монокристал-
лическими.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.М. Локтев. Легированный фуллерит – пер-
вый трехмерный органический сверхпровод-
ник // Физика низких температур. 1992,
т.18, №3, с. 217-237.
2. А.В. Елецкий, Б.М. Смирнов. Фуллерены //
Успехи физических наук. 1993, т.163, №2, с.
33-66.
3. А.В. Елецкий. Углеродные нанотрубки //
Успехи физических наук. 1997, т.167, №7, с.
945-971.
4. А.Т. Пугачев, Н.П. Чуракова, Н.И. Горбенко,
Х.Саадли, А.А. Солодовник. Структура и па-
раметр решетки тонких пленок С60 // Физика
низких температур. 1999, т.25, №3, с. 298-
304.
5. D. Cherns. Direct resolution of surface atomic
steps by transmission electron microscopy //
Philos. Mag. 1974, v.30, p. 549.
6. W.B. Zhao,X.-D. Zhang, K.-I. Zuo et al.
Growth and structure of C60 thin films on NaCl,
glass and mica substrates // Thin Solid Films.
1993, v.232, N2, p. 149-153.
180
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79523 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:45:34Z |
| publishDate | 2002 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Горбенко, Н.И. Пугачев, А.Т. Саадли, Х. Чуракова, Н.П. 2015-04-02T17:46:44Z 2015-04-02T17:46:44Z 2002 Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl / Н.И. Горбенко, А.Т. Пугачев, Х. Саадли, Н.П. Чуракова // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 1. — С. 178-180. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79523 539.216.26:546.26:539.27 Электронно-микроскопическими методами исследована структура пленок фуллерита С₆₀, сконденсированных в вакууме на поверхность кристаллов (100) NaCl, находящихся при Т = 240 К. При комнатной температуре пленки имели ГЦК-решетку и (111) ориентировку. Определены кристаллографические условия сопряжения поверхности (100) NaCl и ориентированных пленок С₆₀, установлен двухпозиционный характер их структуры. Электрономікроскопічними методами досліджена структура плівок фуллеріту С₆₀, сконденсованих у вакуумі на поверхню кристалів (100) NaCl, які знаходились при Т = 240 К. При кімнатній температурі плівки мали ГЦК-гратку та (111) орієнтировку. Знайдені кристалографічні умови спряження поверхні (100) NaCl та орієнтованих плівок С₆₀, установлено двухпозиційний характер їх структури. The structure of thin C₆₀ fullerite films prepared by evaporation and condensation in a vacuum of C₆₀ molecules on a surface (100) of NaCl are investigated by electron-optical methods. The substrate temperature was in the range 240 K. At room temperature of the films had a fcc lattice and (111) orientation. The crystallographic conditions of the conjugation of the (100) surface NaCl and the oriented C₆₀ fullerite films and the two-position character of their structure were determined. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Пленочные материалы и покрытия Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl Article published earlier |
| spellingShingle | Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl Горбенко, Н.И. Пугачев, А.Т. Саадли, Х. Чуракова, Н.П. Пленочные материалы и покрытия |
| title | Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl |
| title_full | Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl |
| title_fullStr | Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl |
| title_full_unstemmed | Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl |
| title_short | Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl |
| title_sort | структура тонких пленок с₆₀ на (100) nacl |
| topic | Пленочные материалы и покрытия |
| topic_facet | Пленочные материалы и покрытия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79523 |
| work_keys_str_mv | AT gorbenkoni strukturatonkihplenoks60na100nacl AT pugačevat strukturatonkihplenoks60na100nacl AT saadlih strukturatonkihplenoks60na100nacl AT čurakovanp strukturatonkihplenoks60na100nacl |