Розробка високопольових методик визначення фізичних величин, що характеризують атомну структуру, енергетичні і емісійні характеристики нанорозмірних та наноструктурних матеріалів. Огляд механізмів модифікації їх атомної структури та мікротопографії.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОФІЗИКИ І РАДІАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ УДК 539.211:548.4 01.04.07 - фізика твердого тіла АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук БУДОВА НА АТОМНОМУ РІВНІ НАНОРОЗМІРНИХ І НАНОСТРУКТУРНИХ МЕТАЛЕВИХ І ВУГЛЕЦЕВИХ МАТЕРІАЛІВ Ксенофонтов В’ячеслав Олексійович Харків - 2011 Дисертацією є рукопис Робота виконана в Національному науковому центрі «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Пугачов Анатолій Тарасович, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», завідувач кафедри фізики металів і напівпровідників; доктор фізико-математичних наук, професор Бахтізін Рауф Загидович, Башкирський державний університет Федерального агентства з освіти Російської Федерації, завідувач кафедри фізичної електроніки і нанофізики; доктор фізико-математичних наук, професор Стоєв Петро Ілліч, Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, провідний науковий співробітник відділу чистих металів, металофізики і технології нових матеріалів. Захист відбудеться «21» березня 2011р. о 13 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.245.01 у Інституті електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61003, м. Харків, вул. Гамарника, 2, корпус У-3, НТУ «ХПІ», ауд. 204. Успіхи фізики дефектів і меж поділу провідних матеріалів, досягнуті завдяки розробці нових високороздільних методів дослідження, дають можливість одержати відповіді на ряд найважливіших питань фізики твердого тіла й матеріалознавства. Такі дослідження сприяють істотному прогресу в розумінні особливостей будови металів і сплавів. Тому експериментальні дані на атомному рівні є невідємною частиною досліджень, що дають змогу звязати структурний стан наноматеріалів з їх специфічними властивостями. Використання високопольових методів дослідження, що дають інформацію на атомному рівні, дає можливість зясувати атомну будову наноструктурних матеріалів: особливості тонкої структури поверхні і її модифікацій у результаті польового, термічного, механічного й радіаційного впливів, особливості будови меж зерен, міжфазних меж поділу, дефектів решітки і меж зерен, а також особливості просторового розподілу окремих елементів та інших фаз, механізми взаємодії деформаційних і радіаційних дефектів з вільною поверхнею. Залишаються невивченими закономірності поведінки в сильних електричних полях, таких перспективних обєктів, як вуглецеві матеріали. Можливість формування моноатомних вуглецевих ланцюжків у сильних електричних полях забезпечила істотне підвищення роздільності польових емісійних мікроскопів, що підкреслює актуальність даної роботи й перспективність використання високопольових методів для дослідження нанорозмірних і наноструктурних матеріалів. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі: розробити комплекс високопольових методик визначення фізичних величин, що характеризують атомну структуру, енергетичні і емісійні характеристики нанорозмірних та наноструктурних матеріалів; дослідити фізичні причини руйнування вістрійних зразків під дією високих електростатичних полів; дослідити закономірності польового випаровування металів з різним типом кристалічної решітки у високому вакуумі та сформулювати модель польового випаровування з урахуванням анізотропії енергії випаровування; дослідити вплив активних газів на процеси випаровування в сильних електричних полях і формування польових іонних зображень нанорозмірних металів і сплавів; дослідити особливості наноструктури надпровідних матеріалів, що визначають їх критичні параметри; провести комплексні дослідження вуглецевих і піровуглецевих нановолокон методами польової іонної мікроскопії і мас-спектроскопії: встановити морфологію й емісійні характеристики нанорозмірних вуглецевих утворень; фізичний атомний нанорозмірний мікротопографія обґрунтувати фізичні аспекти високороздільної польової емісійної іонної й електронної мікроскопії одномірних нанообєктів і розробити високопольовий метод формування лінійних вуглецевих моноатомних ланцюжків - нового класу наноструктурних обєктів; встановити на атомному рівні особливості будови лінійних і планарних дефектів у металах, а також формування регулярних двовимірних наноструктур на межах зерен. Для виявлення особливостей наноструктури використовувалися методи високороздільної емісійної польової іонної й електронної мікроскопії, низькопольової іонної мікроскопії, польової час-пролітної мас-спектрометрії, комбінованої іонної й електронної мікроскопії, високороздільної скануючої електронної мікроскопії та математичного моделювання польових іонних зображень наноструктурних обєктів. Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що в ній: Розроблено новий підхід до розгляду експериментальних мас-спектрометричних даних випаровування провідних нанорозмірних обєктів, що базується на детальному аналізі енергетичного спектра випаровування поліа