РОЗДІЛ II
МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Методи отримання тонких плівок та монокристалів фулериту С60
2.1.1. Методика отримання тонких плівок фулериту
Плівки були отримані вакуумним термічним випаровуванням та осадженням на
обладнанні ВУП 5. У якості підкладок використовували: предметне скло, кристали
NaCl, кристали слюди, кристали MoO3. Початковим продуктом був порошок фулериту
С60 чистотою 99 %, вільний від забруднення розчинником. Температура підкладок
становила 393 К та 523 К. Температура випаровування змінювалась і становила 773
К, 823 К, та 873 К. Схема по отриманню плівки та вимірюванню її товщини подана
на рис. 2.1.
Рисунок 2.1. Схема отримання тонких плівок С60:
1 – випарник, 2 – підкладка, 3 – лампочка, 4 – фотоелемент, 5 – реєстраційна
система, 6 – нагрівач, 7, 8 – термопари.
Порошок фулериту С60 засипали у випарник (1), на якому установлювали необхідну
температуру. При цьому порошок починав випаровуватись та попадати на підкладку
(2), яке було встановлено поміж лампочкою (3) та фотоелементом (4). Отримані
дані з оптичної щільності реєстрували приладом (5). Товщину плівок визначали за
допомогою оптичного інтерферометру.
На рис.2.2 подано графік залежності товщини плівок від часу при різних
температурах випаровування.
Рисунок 2.2. Залежність товщини плівок С60 від часу напилення для різних
температур випаровуючого нагрівача.
Видно, що з підвищенням температури випаровування швидкість осадження плівок
зростає. Для використовуваних об’ємів завантаження випаровувача оптимальною
виявляється температура нагріву в межах 773-823 К. При температурах до 673 К
включно випаровування практично не спостерігається, при температурі 873 К
швидкість випаровування занадто велика.
2.1.2. Отримання монокристалів фулериту С60
Кристали фулериту були отримані методом сублімації та кристалізації з порошку
С60 у вакуумі (рис. 2.3). Початковим продуктом був порошок фулериту С60
чистотою 99%, вільний від забруднення розчинником. Порошок поміщали у кварцову
ампулу, яку вакуумували до 10-5 при температурі 573 К протягом 30 хвилин, після
чого запаювали. Підготовлена таким чином ампула поміщалася у горизонтальну піч
з двома зонами.
Рисунок 2.3. Схема установки для вирощування монокристалів.
1 – двохзонна трубчата піч, 2 – запаяна кварцова ампула,
3 – порошок фулериту С60,
4 – термопара, що вимірює температуру у зоні I,
5 – термопара, що вимірює температуру у зоні II.
Вирощування монокристалів проходило при наступних умовах: у зоні I
підтримувалася температура, яка є необхідною для кристалізації (813 К), а у
зоні II – підтримувалася температура сублімації (873 К). У процесі росту ампулу
декілька разів перевертали. При цьому дрібні кристали піддавалися сублімації.
Час витримки (росту кристалів) складав біля 20 годин.
Отримані монокристали мали гарне огранювання з прямокутною та квадратною
формою.
Рентгенографічні методи дослідження тонких плівок та кристалів фулериту С60
Рентгенівська дифрактометрія
Для структурних досліджень тонких плівок та монокристалів фулериту С60
необхідні методи, що дозволяють отримувати кількісні характеристики будови, та
ті, що мають достатньо високе просторове розділення. До методів, які найбільш
широко застосовуються для цих цілей, належать рентгеноструктурний аналіз та
трансмісійна електронна мікроскопія.
У рентгеноструктурному аналізі використовують як фотографічний метод реєстрації
дифракційних картин, так і метод рентгенівської дифрактометрії.
Дифрактометр призначений для вимірювання інтенсивності випромінювання,
дифрагованого матеріалом. У даному методі дослідження дифракційна картина
реєструється за допомогою сцинтиляційного лічильника. Промені, які були
розсіяні зразком, потрапляють у лічильник під кутом 2?. Лічильник
пересувається, і при цьому реєструються його покази [71]. Інтенсивність
виміряється енергією, з якою дифраговані фотони вчиняють іонізуючий ефект у
лічильному приладі [72]. Рентгенограма, яка при цьому отримується, надає
можливість визначати інтегральну інтенсивність ліній та дифузійного фону, а
також дозволяє визначати орієнтування монокристалів. Даний метод надає
найбільшу інформацію при аналізі профілю дифракційної лінії, що у свою чергу
надає можливість досліджувати дефекти кристалічної будови, знаходити величини
мікродеформацій та розміру частинок. Також даний метод надає точні відомості
про відносні інтенсивності дифракційних ліній, що дозволяє знаходити переважну
орієнтацію.
У даній роботі будову товстих плівок фулериту С60 досліджували
дифрактометричним методом на дифрактометрі ДРОН-3М, удосконаленому під
керування персональним комп'ютером. Зйомку проводили в інтервалі кутів 9° – 40°
2? у Кб-випромінюванні міді. Крок сканування складав 0,05° 2?, витримка на
кожну точку складала 20 секунд. Для обробки дифрактограм використовували метод
Ритвельда.
Метод Ритвельда (Варіаційний метод)
Метод Ритвельда, який було запропоновано у 1967 році [73], відноситься до
варіаційних методів та призначений для вирішення зворотної задачі – відновлення
особливостей будови полікристалічного зразка (англ. – structure refinement) за
результатами існуючих дифракційних даних. Метод широко застосовується при
обробці результатів дифракції нейтронів при різних видах розсіювання та
рентгенівських дифрактограм, зокрема, від порошкових зразків.
У методі Ритвельда проводиться зіставлення експериментально отриманих даних з
теоретично змодельованою дифрактограмою для передбачуваної будови зразка. У
результаті порівняння фіксуються невідповідності між ними за формою піків
(ширина, профіль, асиметрія), за положенням піків (зсув), за інтенсивностями
піків.
- Київ+380960830922