Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ

Здравствуйте гость!

Логин:

Пароль:

Запомнить

Забыли пароль? Регистрация

Поиск учебного материала на сайте

Поиск по названию работы

Поиск по тексту работы

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:	реферат Новые направления синтеза неорганических твердых веществ
Информация:	Тип работы: реферат. Добавлен: 27.04.2013. Год: 2013. Страниц: 19. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):
	Новые направления синтеза неорганических твердых веществ Постнова Ольга Экзаменационный реферат по химии на тему: Новые направления синтеза неорганических твердых веществ выполнила: ученица 10-А класса гимназии N415 Постнова Ольга Руководитель: Качалова Валентина Михайловна Санкт-Петербург 2003 Содержание Введение………………..…. 3 Процессы получения веществ с участием газофазных реакций ……….… 4 Синтез алмазов и фуллеренов………………. 4 Синтез планарных наноструктур…………... 6 Сверхрешетки……….... 6 Методы получения поверхностных наноструктур... 8 Газофазная эпитаксия металлоорганических соединений……….. 8 Химическая сборка поверхностных наноструктур... 9 Заключение……………… 12 Введение Синтез новых химических соединений и разработка новых методов синтеза – это важная проблема химии, представляющая большой интерес и для физики, биологии, геологии, медицины, а также различных технических наук. К настоящему времени количество химических соединений, сведения о которых можно найти в научной литературе, превысило 10 миллионов. Синтезы новых соединений и поиски новых методов синтеза продолжаются. Применительно к синтезу твердых веществ эти задачи имеют специфические особенности. Во-первых, химический состав различных образцов многих твердых веществ с немолекулярной структурой может различаться в определенных пределах в зависимости от условий получения. Для некоторых нестехеометрических веществ это различие может быть значительным. Так, образцы оксида титана с одинаковой кристаллической структурой могут иметь состав, лежащий в пределах TiO_0,7 – TiO_1,25. Во-вторых, свойства твердых веществ зависят от того, какова их структура - кристаллическая или аморфная, к какой полиморфной модификации принадлежат их кристаллы, каковы размер и форма кристаллов, характер и концентрация в них дефектов (различного рода неправильностей кристаллической решетки), природа, количество и состояние примесей, находящихся в объеме или на поверхности кристаллов, особенности взаимного связывания отдельных кристаллов в агрегаты (конгломераты), структурная организация (морфология) этих конгломератов (пленки, керамики, пористые системы, волокна). Из сказанного ясно, что синтез твердого вещества не может в большинстве случаев ограничиться просто получением вещества какого-то конкретного состава. Обычно ставится задача получить вещество в определенном состоянии, характеризуемом названными выше факторами, определяющими его свойства. Синтез твердого вещества – это своего рода конструирование системы с определенной внутренней структурой и морфологией, организацией надкристаллических образований. Характерно, что многие твердые вещества – продукты синтеза – представляют собой материалы того или иного назначения или компоненты композитных (многофазных) материалов. Поэтому проблемы синтеза твердых веществ в определенном состоянии – это не только проблема химии твердого тела и неорганической химии (в случае синтеза неорганических веществ), но и проблема химии материалов – бурно развивающегося направления химии. Процессы получения твердых веществ с участием газофазных реакций Большие возможности для синтеза твердых веществ открывают приемы, сочетающие нагрев реагирующих в газовой фазе веществ при действии потока тяжелых частиц, электронов и мощного лазерного излучения. В подобных системах, содержащих неравновесные продукты деструкции реагентов, могут образовываться термодинамически нестойкие при температуре реакции химические соединения. Для их сохранения необходимо, чтобы они быстро выводились из зоны реакции. Если температура, при которой формируется продукт синтеза, не очень высока, то существенное значение имеет стабилизация продукта на твердой поверхности, на которую он может осаждаться в виде пленки. В зависимости от режима проведения реакции в газовой фазе образуется либо высокодисперсный твердый продукт (причем имеются возможности регулировать размеры его частиц вплоть до получения размеров порядка нанометров), либо пленки продукта , которые осаждаются на твердых поверхностях. Неравновесный характер процессов способствует образованию микрокристаллов с большой концентрацией дефектов либо аморфного продукта. На состояние такого продукта оказывает влияние последующий прогрев. Однако многие термодинамически нестойкие продукты при этом разлагаются или превращаются в другую полиморфную кристаллическую модификацию, теряя при этом полезные свойства (например, твердость). Получение монокристаллов в рассматриваемых условиях возможно, если к месту образования твердой фазы очень медленно подаются формирующие ее промежуточные продукты химических превращений, протекающих в газовой среде. В этих случаях монокристаллы растут обычно в виде пленок, причем этому процессу способствует существование сходства в структуре кристаллов подложки и образующегося продукта. Такого рода процесс образования монокристаллических пленок называется эпитаксиальным. Процесс эпитаксиального наращивания представляет интерес при создании новых материалов при изготовлении новых устройств. Синтез алмазов и фуллеренов. Приведем несколько примеров синтезов, выполненных в последние годы с использованием рассмотренных подходов. Сотни публикаций появились по проблеме получения различных разновидностей углерода. Стандартный способ синтеза алмаза основан на применении высоких давлений (до 40 – 50и- кбар) при высокой температуре (1300 – 1400 С). Приемы газофазного синтеза обеспечивают образование поликристаллического алмаза путем пиролиза паров метана, метилового спирта и других простейших органических соединений (в некоторых методах используют их смеси с парами воды) в среде, содержащей водород. Создание условий для появления атомарного водорода (например, в высокочастотном разряде) обеспечивает повышение скорости роста кристаллов алмаза. При пиролизе образуются в качестве нестойких промежуточных продуктов различные углеродсодержащие молекулы и радикалы сложного химического состава, а также молекулы С_n, в которых атомы С находятся в sp³ – и sp² – гибридизированных состояниях. Если в системе имеется молекулярный и особенно атомарный водород, то он взаимодействует преимущественно с sp² – гибридизированными атомами, образуя летучие продукты, а радикалы, содержащие атомы sp³ – гибридизированного углерода, формируют кристаллы алмаза, который откладывается на подложке или стенках реакционного сосуда. Кристаллы алмаза могут формироваться в кислородно-пропилено ом, а также кислородно-ацетилено ом пламени (в составе частиц сажи). Установлена возможность трансформирования в алмаз аморфного волокнистого угля при воздествии на него атомарного водорода. Если при подобного рода процессах не успевает происходить или вообще не происходит гидрирование углеродных кластеров и их фрагментов, содержащих sp² – гибридизованный углерод, что способствует формированию плоских шестиатомных группировок атомов С_n, характерных для графита, то продуктом газофазных превращений оказывается аморфный углерод, различные образцы которого в зависимости от условий формирования содержат в различных соотношениях атомы С (sp³) и (sp²) и, кроме того, химически связанный водород, который входит в состав групп СН, =CH₂ , -СН₃. Аморфный углерод, не содержащий в своем составе химически связанного водорода, образуется при конденсации паров продукта испарения графита. Наличие водорода в продукте синтеза и соотношение количества двух форм атомов углерода существенно сказываются на твердости, электрических и других свойствах этого продукта. Некоторые образцы аморфного углерода по твердости сопоставимы с алмазом, и поэтому их называют аморфным алмазоподобным углеродом.. Если в газовой среде создаются условия для взаимодействия мжду собой осколков, образующихся при испарении графита, или многоатомных углеродсодержащих радикалов с малым содержанием водорода (такая ситуация возникает, например, при сгорании паров нафталина, когда в зоне пламени образуются радикалы с ароматическими группировками атомов), то продуктом взаимодействия этих радикалов могут быть молекулы нового класса аллотропных модификаций углерода – фуллеренов. Фуллерены, их производные, а также аморфные формы углерода обладают интересным набором физических свойств, которые в настоящее время исследуют во многих лабораториях. Пока только наметились перспективные области их использования, но они еще не нашли широкого практического применения. К сожалению, и газофазный способ синтеза алмаза также недостаточно разработан для использования в производственных условиях. Ситуация усложняется тем, что характер процессов, протекающих при осуществлении синтезов, чувствителен к малейшему изменению условий проведения синтеза. Небольшой объем реферата не позволяет рассказать об особенностях синтеза других соединений с использованием рассматриваемых способов. Назовем только эти соединения. Описан способ получения аморфной пленки нитрида углерода C_xN_y, содержание азота в которой может варьировать с 30 до 45 ат. %. Были предприняты попытки синтезировать нитрид углерода стехиометрического состава C₃N₄ , в кристаллическом состоянии, однако они пока не позволили получить окончательных результатов. Интерес к этому синтезу обусловлен тем, что кристаллический C₃N₄, в соответствии с теоретическими соображениями, должен обладать твердостью, сопоставимой и, возможно, даже превышающей твердость алмаза. Трудность получения этого соединения в значительной мере связана с тем, что оно термически нестойко и при температуре выше 80 С разлагается. К разряду очень твердых веществ, сопоставимых по твердости с алмазом, относят и другие недавно полученные соединения элементов с малым порядковым номером: нитриды бора B_nN, где n – 3, 4, 5, 25, 53, карбид B₄C, карбонитриды переменного состава B_xC_yN_z, оксиды В_nО, где n = 2, 6, 7, 8, 10, 18, 20, 22. Синтез планарных наноструктур В последние годы интенсивно исследуют поверхностные полупроводниковые наноструктуры, поскольку с их применением можно создавать новые электроннные приборы, принципы работы которых основаны на квантовых эффектах. Наиболее интересными оказались сверхструктуры или сверхрешетки – периодические пленочные системы с толщинами слоев от 1 до 100нм, синтезируемые на поверхности монокристаллической матрицы. СВЕРХРЕШЕТКИ Идея создания искуственных периодичских структур или сверхшеток с периодом в несколько нанометров зародилась при изучении резонансного туннелирования через двойные и более сложные потенциальные барьеры и при поиске новых объектов, обладающих отрицательным дифференциальным сопротивлением, то есть таких объектов, в которых на некотором участке вольт-амперной характеристики величина тока уменьшается с ростом напряжения. Первыми реальными твердотельными сверхструктурами стали композиционные сверхструктуры (или гетероструктуры). Этот новый полупроводниковый материал был предложен в 1970 г. Л. Исаки и Р. Цу из Исследовательского центра им. Т. Дж. Ватсона фирмы IBM. Спустя несколько лет он был выращен Исаки, Цу и их сотрудниками. Затем началось изготовление сверхструктур с помощью метода эпитаксии в молекулярных пучках, разработанного А. Чоу и Дж. Артуром - младшим из фирмы Bell Laboratories в конце 60-х годов. Спустя несколько лет Исаки, работая вместе с Л.Чангом, сообщил о первом экспериментальном подтверждении теоретического предсказания, с которого и начались эти исследования. Свехрешетка – это решетка, состоящая из чередующихся слоев двух разных полупроводников. Если характерные размеры (периоды сверхрешетки) будут достаточно малыми, меньшими, чем длина свободного пробега электронов, то при наличии почти идеальных границ вся электронная система перейдет в квантовый режим с особыми характеристиками. Для реализации требуемой искусственной периодичности были предложены два типа сверхрешеток: сверхрешетки с переменным легированием, в которых периодичность параметров создается введением небольшого количества примеси в узкие, строго ограниченные части кристаллической структуры, и сверхрешетки с переменным составом, в которых чередуются тонкие слои материалов различного состава. Последнюю называют композиционной сверхрешеткой. (Рис. 1, 2). Сверхрешетки с переменным легированием или ni-pi- структуры представляют собой новый тип искусственных периодических полупроводниковых структур с управляемой концентрацией носителей и управляемой шириной запрещенной зоны. Одна из первых и типичных структур такого типа была получена из периодической последовательности тонких (5 – 10 нм) слоев полупроводникового материала арсенида галлия GaAs (обозначается как слой i), легированных Si (слой n-проводимости), и Be (слой p-проводимости), показана на рис 2,a. Поле объемного заряда ионизированных примесей, меняющееся в направлении чередования этих слоев, создает параллельную периодическую модуляцию энергетических зон (рис. 2а, правый), приводящую к необычным электрическим и оптическим свойствам материала. Периодический потенциал расщепляет зону проводимости и валентную зоны на подзоны. Сверхрешетки nipi на основе GaAs имеют непрямую в реальном пространстве запрещенную зону с электронами и дырками, разнесенными на половину периода сверхрешетки. Эффективная ширина запрещенной зоны и концентрация носителей не являются фиксированными, а зависят от толщины слоев, составляющих решетку, концентрации легирующей примеси и могут быть управляемы извне внешним напряжением или оптическим возбуждением. В композиционных сверхрешетках с контактом двух и более различных материалов за счет разницы кристаллографических параметров на границах возникает неизбежное, хотя иногда и очень мелкое рассогласование кристаллических решеток. Чтобы избежать дефектов и напряжений на этих границах, подбирают пары с достаточно хорошим согласованием параметров. Однако, если слои являются достаточно тонкими, то различие в их постоянных решетки может компенсироваться однородными механическими напряжениями. Наиболее удачной для выращивания таких структур оказалась пара GaAs и твердый раствор Ga_1-x Al_x As, в котором часть атомов галлия замещена атомами алюминия (0,15 < x < 0,55). Ширина запрещенной зоны одного и другого полупроводников имеет разную величину, и широкозонный материал (Ga_1-x Al_x As) ограничивает движение электронов в узкозонном, создавая для них потенциальную яму (рис 2.б, правый). Такие наноструктуры называют структурами с квантовыми ямами. С самого начала стало ясно, что изготовление подобных кристаллических структур из сверхтонких слоев является необычайно сложной задачей. Тем не менее эта идея вдохновила специалистов-материа оведов и привела к развитию существующих и появлению новых методов тонкопленочной технологии. Наибольший прогресс был достигнут в технологиях эпитаксиальных (ориентированных) пленок нанометровых толщин. Сложность задачи заключалась в том, что существующие ранее подходы и методики выращивания пленочных структур не позволяли синтезировать сплошные ультратонкие слои, так как их формирование осуществлялось через стадию образования трехмерных, например, сферических зародышей, слияние которых и образование сплошной пленки происходили при толщинах больше требуемых. Только появление таких методов, как молекулярно-лучевая эпитаксия, газовая эпитаксия, химическая сборка, или атомно-лучевая эпитаксия, осаждение из металлоорганических соединений – так называемая МОС-гидридная технология, позволило с успехом решить эту задачу. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ НАНОСТРУКТУР Момент, когда реализация новых идей, казалось, начинает ограничиваться предельными возможностями технологии, был успешно преодолен с появлением метода молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), который представляет собой результат фантастического усовершенствования старого, широко применявшегося для получения металлических пленок способа – испарения вещества в вакууме. Использование чистых источников испаряемых материалов, сверхвысокий вакуум, точный контроль температуры подложки, различные методы диагностики растущей пленки в сочетании с компьютерной системой управления параметрами процессов – все это, вместе взятое, привело к созданию качественно новой технологии, способной решать задачи, ранее казавшиеся невыполнимыми. Процесс МЛЭ – это процесс испарения и конденсации вещества в сверхвысоком вакууме (Р < 10^-9 мм. рт. ст.). Проводят его в специальной камере, схематическое изображение которой показано на рис. 3 (6). Наличие вакуумного шлюза позволяет менять подложки, сохраняя высокий вакуум. Для уменьшения давления остаточных газов вся свободная площадь камеры ограждается экранами, охлаждаемыми жидким азотом. Эффузионные (эффузия – медленное истечение газа через малое отверстие) испарительные ячейки выполняются из тугоплавкого материала, например, нитрида бора. После того, как камера МЛЭ откачана, экран охлажден жидким азотом, а испарители выведены на требуемую температуру, нагревается подложка. Для арсенида галлия ее температура должна составлять около 600 С, для кремния – не ниже 850 С. Процесс роста слоев начинается при открытии основной заслонки и заслонок соответствующих испарителей. Сверхвысокий вакуум и малая скорость поступления атомов не растущую поверхность (примерно 10¹⁴ - 10¹⁵ атомов в секунду) приводят к эпитаксиальному росту пленок посредством практически монослойного заполнения растущей поверхности, обеспечивая исключительно точное управление профилями химического состава и легирования. В процессе МЛЭ возможен непосредственный контроль как состава газовой фазы (масс- спектрометрия), так и параметров слоев: кристаллической структуры (методами дифракции быстрых или медленных электронов), химического состава (оже-спектроскопия), толщины (эллипсометрия), датчики которых могут быть помещены в высоковакуумную камеру установки. Использование масок в ходе роста и «рисование» молекулярными пучками позволяют создавать на поверхности подложки трехмерные, монолитно интегрированные структуры. Обладая неоспоримыми преимуществами, метод МЛЭ имеет единственный, но весьма существенный недостаток – высокую стоимость, что вызвало поиск альтернативных методов. ГАЗОФАЗНАЯ ЭПИТАКСИЯ МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Одним из методов альтернативных МЛЭ явился метод газофазной эпмтаксии из металлоорганических соединений (ГФЭ МОС) или так называемая МОС-гидридная технология (особенно ее модификация при пониженных давлениях). В этом случае исходные газообразные реагенты пиролитически (под действием высокой температуры) разлагаются у поверхности подложки, выделяя пленкообразующие компоненты, причем подложка является более нагретым телом, чем окружающая среда. При выращивании тонких слоев методом ГФЭ МОС контроль параметров пленок непосредственно в процессе синтеза неприменим, так как обычно используют достаточно агрессивные газовые среды. Процесс проводят в проточном вакуумном реакторе при давлении паров компонентов 0,1 – 10 мм рт. ст. Снижение давления и увеличение скорости газового потока позволяют получать более однородные слои с контролем толщины до нескольких ангстрем. Исходными компонентами обычно служат метильные, этильные и изобутильные соединения металлов, а также гидриды некоторых элементов. В качестве примера можно привести химические реакции, протекающие у поверхности при получении тонких слоев полупроводников А^IIIB^V Ga(CH₃)₃ + AsH₃GaAs + 3CH₄ In(C₂H₅)₃ + PH₃InP + 3C₂H₆ Cмешивая исходные компоненты в газовой фазе в определенных пропорциях синтезируют эпитаксиальные пленки твердых растворов: (1 – x)Ga(CH₃)₃ + xAl(CH₃)₃ + AsH₃ Ga_1-xAl_xAs + 3CH₃ Добавляя в газовую фазу небольшие количества легколетучей примеси получают легированные эпитаксиальные слои. МОС-гидридная технология, успешно конкурируя с МЛЭ своей простотой и производительностью обладает несколько худшей воспроизводимостью и дает более расплывчатые профили изменения состава и легирования. Это обусловлено использованием как сравнительно высоких температур подложки, так и длительным временем синтеза. ХИМИЧЕСКАЯ СБОРКА ПОВЕРХНОСТНЫХ НАНОСТРУКТУР Основная гипотеза была предложена В.Б.Алесковским в начале 50-х гг. XX века. Она возникла как результат обобщения многочисленных данных о методах синтеза сорбентов и катализаторов, данных рентгеноструктурного и химического анализов, результатов исследований химических превращений различных твердых тел. Наиболее важным следствием основной гипотезы является возможность создания новых катализаторов путем синтеза на поверхности твердого вещества определенного набора функциональных групп. Каталитические свойства твердых веществ, согласно основной гипотезе, можно регулировать также путем введения в остов структурных единиц. Основная гипотеза стимулировала исследования в области химии поверхностных соединений, и в начале 1960-х гг. были заложены основы принципиально нового синтетического подхода к синтезу активных твердых веществ, который впоследствии был назван методом химической сборки. Метод химической сборки (ХС) и его разновидности – метод молекулярного наслаивания (МН) и атомно-слоевая эпитаксия (АСЭ) – явились результатом поиска поиска принципиально новых методов синтеза ультратонких слоев. Они основаны на образовании поверхностных химических соединений при хемосорбции компонентов из газовой фазы и являются новыми так называемыми циклично-дискретными процессами. Благодаря возможности реализовать практически многослойную хемосорбцию компонентов формирование кристаллических структур происходит по слоевому механизму, то есть без образования трехмерных зародышей. Это позволяет получать сплошные пленки при толщинах в нсколько монослоев вещества (менее 1 нм). Используют этот метод, в основном, для синтеза наноструктур бинарных соединений. В методе МН предусмотрено наличие на поверхности матрицы определенных функциональных групп, которые способны реагировать с низкомолекулярным реагентом с образованием устойчивого соединения. Последнее также должно обладать активными группами, способными к дальнейшим взаимодействиям. Таким образом, благодаря серии последовательных химических реакций осуществляется наращивание слоев структурных единиц заданного состава. Основная особенность ХС заключается в том, что процесс формирования слоя контролируется не термодинамикой фазовых переходов, а термодинамикой макрореагентов химических реакций, и проведение реакций в неравновесных условиях приводит к устойчивости синтезируемой структуры. Неравновесность процесса легко достигается значительным избытком реагента и быстротой удаления газообразных продуктов реакции. Данный метод позволяет синтезировать нано- и микроструктуры на поверхности твердых веществ путем многократного чередования химических реакций по заданной программе. Толщина образующегося слоя определяется не временем синтеза или интенсивностью потока вещества, а количеством повторяющихся реакционных циклов. Благодаря малой энергии активации поверхностных реакций ХС обычно проводят при достаточно низких температурах (25 – 400 С), что значительно снижает влияние диффузионных процессов и позволяет получать многослойные структуры с резкими границами. Для предотвращения физической конденсации исходных реагентов А и В температура подложки Т_S должна удовлетворять соотношению Т_A, Т_В < Т_S < Т_АВ, в котором Т_А, Т_В, Т_АВ - критические температуры конденсации компонентов А, В и соединений АВ соответственно. Как уже отмечалось, для осуществления процессов ХС по методу МН необходимо активировать поверхность функциональными группами, компоненты которых являются составляющими синтезируемого слоя. Так, группировки –ОН используются для получения оксидных слоев, -SH – сульфидных, -NH-нитридных и т.д. Они получаются обработкой поверхности соответствующими реагентами – парами Н₂О, H₂S, NH_3. Полупроводниковые матрицы соединений АВ предварительно обрабатывают парами галогенводорода, что позволяет удалить оксидный слой и активировать поверхность галогенидными группировками. Процесс МН проводят либо в проточном реакторе при атмосферном давлении, либо в системе с пониженным давлением. В качестве примеров можно привести реакции для синтеза слоев. Синтез сульфида цинка на гидроксилированном кремнии при 200 С: ?Si – OH + H₂S_(изб) ?Si – SH + H₂O (а) ?Si – SH + ZnCl₂ ?Si – S – ZnCl + HCl (б) ?Si – S – ZnCl + H₂S ?Si – S – ZnSH + HCl (в) Дальнейшее чередование реакций (б) и (в) с промежуточным удалением избытка реагентов реакции приводит к росту цинксульфидного слоя. На рис.4,а показано схематическое изображение этого процесса, протекающего на поверхности подложки. Синтез сульфида цинка на бромированной поверхности арсенида галлия с использованием диметилцинка: Ga(As) – Br + Zn(CH₃)₂ (GaAs) – ZnCH₃ + CH₃Br (а) (GaAs) – ZnCH₃+ H₂S (GaAs) – ZnSH + CH₄ (б) (GaAs) – ZnSH + Zn(CH₃)₂ (GaAs) – ZnS - ZnCH₃ + CH₄ (в) В этом случае рост слоя сульфида цинка осуществляется уже при комнатной температуре чередованием реакций (б) и (в). Аналогично (2) могут быть получены пленочные структуры GaAs с попеременной обработкой поверхности твердотельной матрицы парами Ga(CH₃)₃ и AsH₃. Следует отметить, что возможности химической сборки по методу молекулярного наслаивания за счет поверхностных реакций конденсации ограничены достаточно узким кругом веществ и низкой скоростью процесса, так как лимитирующей стадией является стадия удаления продуктов реакции после каждого акта обработки. Дальнейшим развитием этого метода явился метод атомно-слоевой эпитаксии, в котором ХС осуществляют за счет реакций присоединения на координационно ненасыщенных атомах поверхности. В этом случае синтез пленок осуществляют послойной хемосорбцией компонентов соединения из атомно-молекулярных пучков. Процесс проводят в вакууме, причем для синтеза слоев соединения АВ подложка попеременно экспонируется в молекулярных потоках компонентов А и В при испарении соответствующих элементов. Аппаратурное оформление АСЭ – упрощенный вариант МЛЭ, так как не требуется свервысокого вакуума. Цикличность процесса обеспечивается поочередным открытием заслонок испарительных ячеек (см. рис.3). Толщина слоя, как и при МН, определяется только количеством циклов обработки подложки потоками компонентов и может задаваться и контролироваться с предельной точностью – до размеров одного монослоя вещества в направлении роста. Формирование слоя сульфида цинка при попеременной обработке подложки парами серы и цинка, представленное на рис.4, б, можно представить в виде таких поверхностных реакций: ¦ ¦ ¦ ¦ - П - П-S -П-S - П -S S ¦ + S₂ ¦ + Zn ¦ Zn + S₂ ¦ Zn и т.д., - П - П-S -П-S - П -S S ¦ ¦ ¦ ¦ где П – поверхностные атомы подложки. Образование соединений АВ и рост пленки происходят за счет реакции между компонентами А и В в адсорбированном слое, поэтому важно, чтобы их адсорбция была мономолекулярной. Эти условия определяются температурой подложки и соответствуют так называемому окну АСЭ (рис.5), где скорость роста соответствует одному монослою за цикл (участок АВ). Термоактивацию хемосорбции можно заменить или дополнить другим видом, например, фотоактивацией, и тем самым существенно расширить область монослойного роста. Легирование слоев, как и в предыдущих случаях, осуществляют добавлением примесей в газовую фазу. Следует отметить, что химическая сборка во всех ее видах – достаточно низкотемпературный процесс, что позволяет синтезировать наноструктуры с резкими границами по составу и легированию. Смена реагента на любой стадии процесса в любой последовательности дает возможность без особых усилий получать многослойные композиционные наноструктуры с контролем толщины до одного монослоя вещества. Недостатками ХС в настоящее время являют и т.д.................

Скачать работу Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru Смотреть полный текст работы бесплатно * Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.

Повышение оригинальности

Результат поиска

Скачать работу

Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru

Смотреть полный текст работы бесплатно