Реклама на сайте

вход на сайт

Имя пользователя :
Пароль :

Восстановление пароля Регистрация
Высокоориентированный пиролитический графит
Высокоориентированный пиролитический графит (ВОПГ) находит широкое применение в современной науке и технологиях. Накопленные данные о его поверхности позволяют с уверенностью интерпретировать результаты исследований и эффективно использовать этот материал в новых приложениях.

В нанотехнологии часто встречаются ситуации, когда для исследований требуется чистая, атомно-гладкая подложка. Тогда используются сколы кристаллов. Если необходима гидрофобная или проводящая подложка, лучшим вариантом является ВОПГ, широко используемый в зондовой микроскопии в качестве калибровочной решетки с периодом 2,46 А (рис.1). ВОПГ также применяется для получения других форм углерода: графена и алмазов, для исследований в области Li-ионных аккумуляторов, причем многие задачи для студенческих практикумов по сканирующей зондовой микроскопии и литографии поставлены с его использованием.

Материал также использовался для других приложений, одно из которых - создание монохроматоров рентгеновского излучения. До сих пор образцы ВОПГ классифицируются по параметру мозаичности [1], рассчитываемому на основании рентгеновских исследований. Чем меньше его значение, тем более упорядочены слои в графите.

Высокоориентированный пиролитический графит

Рис.1. Образец ВОПГ 10x10 мм^2, толщина 2 мм, мозаичность 1,7±0,5°


Исследования с помощью сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) (рис.2) на образцах с мозаичностью 0,4 и 0,8° показало, что для двух из них длина ступеней скола на площади в 1 мкм2 находится в пределах 1-3 мкм1. Однако для образцов с мозаичностью 0,8° возрастает доля многослойных ступеней скола. Таким образом, чем меньше мозаичность, тем более гладкие сколы образуются.

Кроме ориентированных в одном направлении ступеней скола на поверхности графита могут быть обнаружены различные дефекты. В конце 80-х и начале 90-х годов прошлого века не редки были случаи ошибочной интерпретации дефектов, как объектов исследования, нанесенных на поверхность графитовой подложки [2]. Однако в настоящее время накоплено множество данных по микроскопии поверхности графита, позволивших систематизировать основные дефекты (см. таблицу).

В первую очередь важно рассмотреть возникновение дефектов поверхности, которые могут возникнуть при синтезе графита и создании скола. Основные дефекты, связанные с первым процессом - краевые (рис.За), и винтовые дислокации с перпендикулярным базисной плоскости вектором Бюргерса и меж-зеренные границы (рис.Зб). При синтезе часть графитовых слоев формируется не полностью, в результате образуются краевые дислокации. На поверхностях скола ядра можно обнаружить ступени, в том числе, лежащие под несколькими слоями графита. Отличить краевые дислокации от ступеней скола несложно, поскольку у первых выделенное направление отсутствует.

Высокоориентированный пиролитический графит

Рис.2. СЗМ ФемтоСкан с открытой архитектурой широко используется в студенческих практикумах


Межзеренные границы -также наиболее распространенные дефекты на поверхности графита. ВОПГ в направлении, перпендикулярном слоям, похож на монокристалл, поскольку все слои регулярно уложены и практически параллельны друг другу. Сами слои не являются сплошными, а состоят из кристаллитов диаметрами от 2 до 10 мкм, повернутыми относительно друг друга на различные углы. Межзеренные границы в этих структурах, как правило, неразличимы при использовании ACM, так как связанный с ними рельеф очень мал. Однако электронная плотность вблизи границ возрастает, поэтому они легко обнаруживаются методами СТМ и СРМ.

Высокоориентированный пиролитический графит

Классификация дефектов поверхности ВОПГ


Высокоориентированный пиролитический графит

Рис.З. Дефекты поверхности ВОПГ: а - ступени скола и краевые дислокации (ACM), б - межзеренные границы (СТМ), в - дислокационная решетка (СРМ), г - муар (СТМ)


Другой тип дефектов связан с нарушением упаковки слоев в графите, которое может возникать при синтезе ВОПГ и его сколе вследствие значительных деформаций образца. К таким дефектам следует отнести дислокационные решетки (рис.Зв) и муары (рис.Зг). При значительных деформациях могут возникать дислокационные ряды с вектором Бюргерса, направленным вдоль плоскостей графита, и представляющие собой две частичные дислокации, между которыми располагается дефект упаковки. Если встречаются дислокационные ряды с различным направлением, то могут возникать треугольные дислокационные решетки и более сложные структуры [3]. Муары формируются при повороте одного слоя графита относительно соседнего, причем чем меньше угол поворота слоев, тем больше их период.

О.Синицына, И.Яминский, статья из журнала «Наноиндустрия» №6 2011


Литература

1. http://www.nanoscopy.ru/ equipment/ accesories/ graf it/

2. Heckl W.M., Binning G. Domain walls on graphite mimic DNA. - Ultramicroscop, 1992, v.42-44, p.1073-1078.

3. Мешков Г., Синицына О., Яминский И. Дислокационные сверхрешетки на поверхности графита. - Наноиндустрия, 2009, №6, с.12-13.

  • 0
Новость опубликована 21-06-2014, 23:14, её прочитали 2139 раз(а)
Понравилась тема? Посмотрите эти:
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.