CC BY
52
4. Клява Я.Г. ЭПР спектроскопия неупорядоченных твердых тел. - Рига: Зинатне, 1988. - 320 с.
5. Bocharova T.V., Karapetyan G.O., Mironov A.M., Khalilev V.D., Tagil'tseva N.O. Gamma-induced optical absorption spectra as a new method for RE-ion environment study in fluorophosphate glasses // Optical Materials. - 2006. - V.28. - P.1296-1300.
Власова Анна Николаевна
Бочарова Татьяна Викторовна
Тагильцева Наталья Олеговна
— Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, аспирант, Anitavlas@yandex.ru
— Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, доктор физ.-мат. наук, профессор, Anitavlas@yandex.ru
— Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет), кандидат технических наук, доцент, nattag@mail.ru
УДК 535.375+535.34+666.266.9
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО РАСПАДА В ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ ЦИНКОВОАЛЮМОСИЛИКАТНЫХ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СТЕКЛАХ, ЛЕГИРОВАННЫХ СоО, МЕТОДОМ СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО
РАССЕЯНИЯ СВЕТА В.А. Ермаков, М.Я. Центер, О.С. Дымшиц, А.В. Баранов
Сообщается о результатах исследования фазового распада и кристаллизации фаз в цинковоалюмосили-катных стеклах с добавками ТЮ2, легированных ионами Со2.Определено влияние оксида кобальта СоО на процессы формирования прозрачных ситаллов, а также состав и структуру наноразмерных фаз, появляющихся при температурной обработке стекол, методом спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) света.
Ключевые слова: комбинационное рассеяние света, ситаллы
Введение
В работе проведено исследование влияния легирующих примесей СоО на процессы фазового разделения и ситаллизации цинковоалюмосиликатных стекол с добавками
ТЮ2.
При термообработке исследуемых стекол в них происходят процессы ликвации (разделения на аморфные фазы) и дальнейшей кристаллизации фаз. Результатом такой кристаллизации является ситалл [1] - композитный материал, представляющий собой стекло, в объеме которого образовались кристаллы.
Практическое применение ситаллов - пассивные затворы для импульсных эрбие-вых лазеров, работающих в безопасной для глаза области спектра - 1,5 мкм. Для реализации такого рода затворов необходимо, чтобы кристаллы были нанометровых размеров. При выполнении данного условия ситалл становится прозрачным. Поглощение света в ситаллах на длине волны излучения эрбиевых лазеров обусловлено переходами в ионах Со2+.
Целями исследования цинковоалюмосиликатных ситаллов с ТЮ2, легированных СоО, были идентификация выпадающих в процессе термообработки фаз и определение
размеров нанонеоднородностей, а также определение влияния СоО, содержащегося в исходном стекле, на минимальную температуру появления этих фаз и фазовые изменения, связанные с наличием оксида кобальта СоО в исходном стекле.
Исследование было проведено методом спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) света [2]. Данные, полученные методом КР, сравнивались с данными, полученными методами малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (РМУ) и рентгеновского фазового анализа (РФА). Также были зарегистрированы спектры низкочастотного КР (НКР), которые позволили получить информацию о размерах аморфных наноне-однородностей в стекле.
Экспериментальная часть
Исследовались спектры КР титансодержащих цинковоалюмосиликатных стекол с равным содержанием 2пО и А12О3.
Стекло изготовлялось при температуре 1580 °С. После охлаждения стекло проходило термообработку, которая заключалась в прогреве при 720, 750, 800, 850, 900, 950 и 1000 °С в течение 6 часов.
В исходные стекла вводились добавки оксида кобальта СоО в количестве 0,5, 1 и 2 молярных процентов. Таким образом, исследовалось 4 группы стекол:
- без СоО;
- с содержанием СоО в количестве 0,5 мол.%;
- с содержанием СоО в количестве 1 мол.%;
- с содержанием СоО в количестве 2 мол.%.
Образцы представляли собой полированные пластинки размером 5*10 мм2 и толщиной 0,6-4 мм.
Для возбуждения спектров КР использовалось линейно поляризованное излучение аргонового ионного лазера ЛГН-404 А с длиной волны X = 514.5 нм и мощностью 100-150 мВт. Рассеянное излучение различной поляризации собиралось под углом 90° к направлению возбуждения, диспергировалось двойным монохроматором ДФС-52М (ЛОМО) и регистрировалось фотоумножителем ФЭУ-79 в режиме счета одиночных фотонов. Управление прибором осуществлялось компьютером.
Результаты и обсуждение
Были получены спектры КР образцов термообработанных цинковоалюмосили-катных стекол в области оптических колебаний 100-1000 см-1. В этой области для таких стекол могут находиться полосы, принадлежащие алюмосиликатной сетке, а также продуктам ликвационного фазового распада и их последующей кристаллизации [3-5]. Полученные спектры анализировались на наличие в них следующих колебаний:
- тетраэдров [Б1О4^А1О4], образующих структурную сетку стекла (полосы ~460-470, ~800, ~1040 см-1);
- тетраэдров [ТЮ4], встроенных в сетку стекла (полоса ~910 см-1);
- связей ТьО в аморфной алюмотитанатной фазе (полоса ~800 см-1);
- кристаллов ТЮ2 со структурой анатаза (полосы 145, 400, 514 и 635 см-1);
- кристаллов ТЮ2 со структурой брукита (полосы 125, 150, 193, 212, 247, 286, 318, 366, 412, 462, 502, 544, 582 и 645 см-1);
- кристаллов ТЮ2 со структурой рутила (полосы 446, 609 см-1);
- кристаллов алюмоцинковой шпинели - ганита, 2пА12О4, (полосы 417 и 661 см-1);
- кристаллов титаната цинка - 2пТЮ3 (полосы 140, 176, 228, 264 и 343 см-1).
При анализе спектров КР (рис. 1), полученных от образцов стекол без СоО, видно, что в исходном стекле присутствуют широкие полосы, отвечающие колебаниям тетра-
эдров [SiO4-AlO4] 450 и 780 см-1, а также полоса 910 см-1, соответствующая колебаниям тетраэдров [TiO4], встроенных в сетку стекла.
При термообработке исходного стекла при температуре 720 °С (рис. 2) полосы 450 и 780 см-1 смещаются соответственно к 440 и 786 см-1. Интенсивность полосы 910 см-1, соответствующей колебаниям тетраэдров [TiO4], встроенных в сетку исходного стекла, несколько ослабевает по сравнению с интенсивностью полосы 786 см-1. Отметим, что при дальнейшем увеличении температуры и времени термообработки полоса 910 см-1 ослабевает еще больше. Этот факт свидетельствует о том, что при этой температуре начинается фазовое разделение стекла, сопровождающееся выходом тетраэдров [TiO4] из алюмосиликатной сетки [3].
При дальнейшей термообработке (750 °С) процесс фазового разделения продолжается, что видно по усилению полосы 790 см-1 и по полному исчезновению полосы 910 см-1 в спектрах КР (рис. 1). При этой температуре появляется полоса 665 см-1, которая лучше видна в спектрах КР в перпендикулярной поляризации на низкочастотном склоне ослабленной полосы 800 см-1 (рис. 2). Полоса 665 см-1 соответствует зарождению кристаллов алюмоцинковой шпинели - ганита, ZnAl2O4 [5]. Второй полосы ганита - 417 см- 1 - при этой термообработке не наблюдается, возможно, из-за ее меньшей интенсивности и расположения на фоне максимума широкой полосы 440 см-1 [5].
0 200 400 600 800 1000 1200 Стоксов сдвиг (см")
Рис. 1. Спектры КР в естественном свете цинковоалюмосиликатных стекол без СоО (указаны температуры термообработки). Стрелками указаны положения максимумов
линий в см-1
Дальнейший анализ полученных спектров КР образцов показал, что более информативными являются спектры КР образцов, полученные в перпендикулярной поляризации, так как при этом интенсивность полосы 800 см-1, отвечающей колебаниям ТьО в аморфной алюмотитанатной фазе и маскирующей интересные для анализа линии КР, сильно уменьшается. Поэтому далее на рис. 2-5 приведены спектры КР в перпендикулярной поляризации.
Спектры КР образцов стекол без СоО, полученные в перпендикулярной поляризации, представлены на рис. 2. Видно, что при термообработке 850 °С в области широкой полосы 440 см-1 становится заметной вторая полоса, принадлежащая колебаниям ганита 417 см-1. Она видна как в параллельной, так и в перпендикулярной поляризациях рассеянного света. Повышение температуры до 900 °С приводит к возрастанию интенсивности полос 660 см-1 и 417 см-1, что говорит о увеличении количества шпинели в образце. При термообработке до 950 °С появляется полоса 602 см-1, соответствующая
рутилу [3]. Других полос, соответствующих рутилу, не наблюдается, возможно, из-за их перекрытия с широкими и интенсивными полосами 440 см-1 и 770 см-1. При 1000 °С заметно смещение полосы 602 см-1 к 606 см-1, а также рост интенсивности полос рутила и ганита, что говорит о возрастании количества данных кристаллических фаз в образце.
417.
ГК 440
300 400 500 600 700 800 Э00 1000
Стоксов сдвиг (см1)
Рис. 2. Спектры КР в перпендикулярной поляризации цинковоалюмосиликатных стекол без СоО (указаны температуры термообработки). Над спектрами указаны положения
максимумов линий в см-1
ЗОО 400 S00 600 700 300 900 1000
Стоксов сдвиг (см1)
Рис. 3. Спектры КР в перпендикулярной поляризации цинковоалюмосиликатных стекол с содержанием 0,5 мол.% CoO (указаны температуры термообработки). Над спектрами указаны положения максимумов линий в см-1
На рис. 3-5 представлены поляризованные спектры КР от образцов с добавками СоО в количестве 0,5, 1.0 и 2,0 мол.% соответственно, полученных при разных условиях термообработки. Анализ спектров показывает, что появление кристаллов алюмоцин-
ковой шпинели (ганита 2пА1204) при разных концентрациях СоО в исходном стекле происходит при практически одинаковой температуре термообработки 800 °С (появление характерной полосы ~660 см-1). Тот же вывод справедлив и для кристаллов рутила, которые возникают при температуре термообработки 1000 °С (полоса ~605 см-1).
ч
ф х н
л
I-
о
0
1
m s
о х
ф
I-
\ 420 ; : 440
■ : Y 605, 660
1 800 . --^JOOCTC
-ч__950 4;
850 "С
800 °С
,.___
300 400 500 600 700 600 900 1000
Стоксов сдвиг (см" )
Рис. 4. Спектры КР в перпендикулярной поляризации цинковоалюмосиликатных
стекол с содержанием 1 мол.% СоО
300 400 500 600 700 800 900 1000
Стоксов сдвиг (см )
Рис. 5. Спектры КР в перпендикулярной поляризации цинковоалюмосиликатных стекол
с содержанием 2 мол.% СоО
В то же время следует отметить, что добавка СоО приводит к некоторому возрастанию температуры возникновения как ганита, так и рутила по сравнению со стеклом без СоО. При этом никаких новых линий в спектрах КР образцов при добавлении оксида кобальта не появляется. Интенсивность спектров КР падает с ростом содержания количества СоО, что обусловлено поглощением возбуждающего и рассеянного света в полосе поглощения ионов кобальта Со2+ в образце.
Интенсивность полосы КР ганита прямо связана с количеством этой кристаллической фазы в стекле, поэтому она может быть использована для определения содержания ганита в образцах с различным содержанием СоО. Мы оценивали интенсивность полосы 660 см-1 по отношению к интенсивности другой полосы в том же спектре КР, не зависящей от присутствия добавки СоО и выбранной в качестве внутреннего эталона. Таким эталоном может служить полоса 800 см-1, интенсивность которой связана только с количеством титана в аморфной алюмотитанатной фазе. Предполагалось, что интенсивность этой полосы остается практически постоянной до кристаллизации рутила при температуре 1000 °С. Использование внутреннего эталона необходимо еще и для учета поглощения возбуждающего и рассеянного излучений, поскольку в спектральной области, где осуществляется возбуждение КР (514 нм) и регистрируются спектры КР (517-542 нм), находится полоса поглощения ионов кобальта Со2+. Характерные спектры поглощения образцов, термообработанных при температуре 800 °С и содержащих разное количество СоО, представлены на рис. 6.
о -|—I—|—I—|—I—|—I—|—I—|—I—|—I—
450 500 550 600 650 700 750 800
X (НМ)
Рис. 6. Спектры поглощения образцов, термообработанных при температуре 800 °С
и содержащих 0,5 и 2 мол.% СоО
Процедура нахождения отношения интегральных интенсивностей полос 660 см-1 и 800 см-1 заключалась в следующем. В поляризованных спектрах КР брался диапазон 600-1000 см-1. В этом диапазоне производилось вычитание фона, затем производилась аппроксимация трех пиков в спектре КР (660 см-1, 800 см-1 и 910 см-1) гауссовым контуром. Данная процедура производилась в программе Origin. Выходными параметрами аппроксимации являлись положение максимума пика, его полуширина, площадь, а также ошибки при их определении. Далее производилось деление площадей, соответствующих интересующим нас пикам КР 660 см-1 и 800 см-1. Полученные результаты представлены на рис. 7.
Как видно из рис. 7, появление фазы ганита в стеклах без СоО происходит при температуре ~ 750 °С. Количество ганита растет практически линейно с увеличением температуры термообработки и при 1000 °С возрастает примерно в 3 раза по сравнению с его количеством, выделившимся при температуре 750 °С.
В стеклах с добавлением СоО температура образования ганита, по данным КР, несколько увеличивается (800 °С). При 0,5 мол.% СоО рост количества ганита с температурой происходит несколько медленнее (уменьшение наклона прямой), чем в образцах без СоО. Для образцов с содержанием 1 мол.% СоО зависимость количества ганита от температуры термообработки практически отсутствует. Однако при увеличении содержания СоО в исходном стекле до 2 мол.% количество кристаллов ганита в стеклах сно-
ва начинает расти при увеличении температуры термообработки. На рис. 7 не приведены точки, соответствующие спектрам КР образцов, содержащих 2 мол.% оксида кобальта (термообработки 750 °С и 800 °С) и 1 мол.% СоО (термообработка 750 °С), так как в этих спектрах полоса ганита очень слаба, и определить ее относительную интенсивность с необходимой точностью не представляется возможным.
Рис. 7. Зависимость количества кристаллов ганита от температуры термообработки для стекол с различным содержанием СоО
Таким образом, можно сделать вывод о том, что с ростом количества СоО в стекле температура термообработки, при которой появляются кристаллы ганита, практически не изменяется. В то же время добавление СоО в количестве 1 мол.%, по данным КР, приводит к замедленному выделению кристаллов ганита в стекле с термообработкой. Это может являться показателем того, что для стекол с содержанием СоО около 1 мол.% механизм образования ганита каким-то образом изменился. Следует отметить, что эти данные не согласуются с результатами РФА, по которым температурная зависимость роста нанокристаллов ганита не зависит от содержания СоО в исходном стекле. Для уточнения механизма роста ганита с увеличением температуры термообработки в титансодержащем цинковоалюмосиликатном стекле с добавками оксида кобальта необходимы дополнительные исследования.
Спектроскопия КР предоставляет возможность получения информации о размерах нанокристаллических образований в аморфных средах, включая стекла. Эта информация может быть получена из анализа спектра так называемого низкочастотного (до 100 см-1) КР, в котором положение полос упругих акустических колебаний в нанонеод-нородностях определяется их размером. С целью определения размеров выпадающих наночастиц в матрице цинковоалюмосиликатного стекла в настоящей работе проведено измерение спектров низкочастотного КР (НКР). Спектры НКР получены только для цинковоалюмосиликатных стекол без СоО, так как стекла с СоО имеют большой фон рассеянного света в области, близкой к возбуждающей линии, и регистрация этих спектров невозможна.
Теоретически спектр упругих колебаний частиц (акустических фононов) изучался в [6]. Было показано, что он представляет собой набор сферических и крутильных (торсионных) мод с различными значениями углового момента и частотами, зависящими от продольной vl и поперечной vt скоростей звука. Их частоты равны
^ т
©з,т _ П1,'т V ©1п _ 2пЯс
где - частоты сферических (*) и крутильных (Т) колебаний, Я - радиус частиц, ЩТ - коэффициенты, зависящие от отношения поперечной и продольной VI скоростей звука, с - скорость света в вакууме, I - угловой момент, равный 0 или 2, п = 1, 2, ...
- номер колебания.
Обычно удается зарегистрировать одну или две полосы в низкочастотной области спектра, что связано со следующими обстоятельствами: акустические фононы с волновыми векторами ~ /Я намного превосходят разность волновых векторов падающего
и рассеянного света, поэтому они могут быть зарегистрированы только в силу нарушения правила отбора по моменту импульса в системах конечных размеров. Раскрытие зоны акустических фононов ~1/Я определяется только радиусами частиц, поэтому фо-ноны, соответствующие размерным резонансам с большими п и, следовательно, с большими ЩП, должны возбуждаться значительно менее эффективно. Резонансы низших порядков с п = 1 локализованы преимущественно вблизи поверхности частиц, поэтому их амплитуда в значительной мере зависит от упругих свойств среды. Если упругие свойства матрицы и частицы близки, то при их полном контакте амплитуда поверхностных колебаний уменьшается. Таким образом, КР на упругих колебаниях микрочастиц несет информацию о взаимодействии в двухфазной системе частицы-среда.
При расчетах размеров областей неоднородностей нами использовалась приближенная формула, предложенная в работе [7]:
2Я _ (1)
С -©0,2
Полученные экспериментальные спектры НКР для цинковоалюмосиликатных стеков без добавок СоО представлены на рис. 8.
Видно, что при температуре термообработки 750 °С появляется низкочастотная полоса, соответствующая ~25 см-1. Затем с увеличением температуры термообработки она смещается в область меньших частот. Для образца, термообработанного при 1000 °С, регистрация низкочастотного пика в спектре КР невозможна из-за сильного фона вблизи возбуждающей линии. Измерения показали, что эта полоса полностью поляризована (рис. 9) и поэтому должна быть отнесена к сферической моде. Можно предположить, что отсутствие торсионной (поверхностной) моды вызвано влиянием остаточной стеклофазы на нанонеоднородности, которое проявляется в сильном контакте между ними. Частоты линий НКР разных образцов приведены в таблице.
При определении размеров нанонеоднородностей необходимо знать их состав, чтобы определить соответствующую скорость звука VI внутри наночастиц. Предполагалось, что состав наночастиц может быть следующим:
- кристаллы шпинели - 2пА1204 (^=10-105 см/сек);
- аморфные цинковоалюмотитанатные неоднородности - А1203 + 2п0 + ТЮ2 (^=8,8-105 см/сек);
- аморфные цинковоалюмосиликатные неоднородности - А1203 + 2п0 + БЮ2 (^=7,8-105 см/сек).
В последних двух фазах продольная скорость считалась как среднее арифметическое от продольных скоростей входящих в них компонентов.
В таблице приведены значения размеров предполагаемых нанонеоднородностей, рассчитанные по формуле (1).
Стоксов сдвиг (см"^)
Рис. 8. Спектры низкочастотного КРС образцов титаносодержащих цинковоалюмосиликатных стекол без добавок СоО (справа указаны температуры
термообработки). Стрелочками указаны положения максимумов линий в см-1
—'—1—т—1—т—т—т—
ч Г-
50 100 150 200
Стоков сдвиг {см")
Рис. 9. Поляризованные полосы низкочастотного КР цинковоалюмосиликатных стекол без добавок СоО (сплошные линии - перпендикулярная составляющая рассеянного света, пунктирные - параллельная составляющая, справа указаны температуры термообработки). Стрелочками указаны положения максимумов линий в см-1
Сравнение полученных экспериментальных данных с данными РМУ, также приведенными в таблице, показывает, что наименьшее (до 20 %) расхождение размеров нанонеоднородностей, рассчитанных по положению низкочастотной полосы КР, с размерами, определенными по данным РМУ, получается, если считать эти неоднородности цинковоалюмосиликатными. Таким образом, основной аморфной фазой, выпадающей при фазовом разделении термообработанных исследованных стекол, являются цинковоалюмосиликатные неоднородности. Из них затем кристаллизуется алюмоцин-ковая шпинель, размеры которой, по данным РФА, в начале кристаллизации заметно меньше размеров цинковоалюмосиликатных неоднородностей (данные КР и РМУ). От-
носительная интенсивность полосы КР шпинели (665 см-1) в процессе термообработки исследуемого стекла растет примерно в 3 раза, что согласуется с данными РФА об увеличении количества кристаллов шпинели, представленных в таблице (столбец 8). Второй фазой, выделяющейся в процессе термообработки исследуемого стекла, является цинковоалюмотитанатная. Из нее, начиная с термообработки 950 °С, кристаллизуется диоксид титана в виде рутила, при этом остаточная стеклофаза по составу близка к чистому кварцевому стеклу (БЮг).
Температура термообработки г °С Vнк Р, с м-1 Размер нанонеоднородностей 2Я, нм Количество кристаллов ганита
по данным РФА, усл. ед. по данным КР ± (1~660 /1~800 ) усл. ед.
По данным НКР данные РМУ данные РФА
для ганита для цин-ково-алюмо-титанат-ной фазы для цин-ково-алюмосиликатной фазы
1 2 3 4 5 6 7 8 9
исходное стекло 73 - - - 9,5 - - -
720 54 - - - 8,2 - - -
750 25 10,4 9,1 8,1 7,0 5,0 16,0 0,24
800 23 11,4 10,3 8,8 6,2 6,0 25,0 0,23
850 21 12,6 11,1 9,8 6,5 6,5 34,0 0,47
900 20 13,3 11,7 10,3 8,0 7,0 46,5 0,41
950 20 13,3 11,7 10,3 8,6 8,0 47,5 0,51
1000 - - - - 8,0-10,0 9,0 47,0 0,61
Таблица. Частоты линий НКР, размеры нанонеоднородностей и количество нанокристаллов ганита в образцах без добавок СоО в зависимости от условий термообработки по данным низкочастотного КР, РФА и РМУ
Заключение
В результате исследования титансодержащих цинковоалюмосиликатных стекол с добавками СоО в количестве до 2 мол.% было выяснено, что при термообработке происходит фазовое разделение на две аморфные фазы нанометровых размеров - цинко-воалюмосиликатную и цинковоалюмотитанатную. Далее из цинковоалюмосиликатной фазы происходит кристаллизация алюмоцинковой шпинели (ганита 2пА1204). Температура термообработки, при которой появляются кристаллы ганита, а затем и рутила, в стеклах, содержащих добавки оксида кобальта, не зависит от его содержания, но несколько выше, чем в стеклах без данной добавки. Количество кристаллов ганита растет в зависимости от температуры термообработки. Для уточнения процесса выпадения кристаллов ганита от термообработки в стеклах с различным содержанием СоО планируется измерение интенсивности полосы КР ганита при возбуждении спектров линией 488 нм, так как исследуемые образцы меньше поглощают в этой области. По данным низкочастотного КР определены размеры частиц цинковоалюмотсиликатной фазы. На протяжении всего процесса ситаллизации основной кристаллической фазой является ганит. При высоких температурах кристаллизуется титановая фаза в виде рутила.
Литература
1. Филиппович В.Н. Начальные стадии кристаллизации стекол и образование ситаллов // Стеклообразное состояние. - 1963. - В.1. - С. 9-25.
2. Сущинский М. М. Спектры комбинационного рассеяния молекул и кристаллов. - М.: Наука, 1969. - 576 с.
3. Дымшиц О.С., Жилин А.А., Петров В.И., Центер М.Я., Чуваева Т.И., Голубков В.В. // Физ. и хим. стекла. - 1998. - Т. 24. - С. 114.
4. Архипенко Д.К., Бобович Я.С., Центер М.Я., Чуваева Т.И. // Журнал прикл. спектроскопии. - 1984. - Т. 41. - С. 304.
5. V.V. Golubkov a, O.S. Dymshits, V.I. Petrov, A.V. Shashkin, M.Ya. Tsenter, A.A. Zhilin, Uk. Kang, Small-angle X-ray scattering and low-frequency Raman scattering study of liquid phase separation and crystallization in titania-containing glasses of the ZnO-Al2O3-SiO2 System J. Non-Cryst. // Solids. - 2005. - Vol. 351. - Р. 711.
6. Tamura A., Higeta K., Ichinokava T. Lattice vibration and specific heat of a small particle. J. Phys. C: // Solid State Phys. - 1982.- V. 15. - №. 24. - P. 4975- 4991.
7. B. Champagnon, B. Andrianasolo, E. Duval, Mater // Sci. A. Engin. - 1991.- B9.- P. 417.
Ермаков Виктор Анатольевич
Центер Марина Яковлевна
Дымшиц Ольга Сергеевна
Баранов Александр Васильевич
Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, аспирант, victor.ermakov@gmail.com
Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения (ГОИ), старший научный сотрудник, mzenter@mail.ru
Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения (ГОИ), старший научный сотрудник, vodym@goi.ru
Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, доктор физ.-мат. наук, профессор, Ea_v_baranov@yahoo.com
УДК 53.084.2
ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОЗОНДА ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИМЕРА МЕТОДОМ ДИНАМИЧЕСКОЙ
СИЛОВОЙ ЛИТОГРАФИИ А.В. Стовпяга, А.Л. Пинаев, А.О. Голубок
В работе осуществлена оптимизация колебательной системы датчика СЗМ «NanoEducator» с целью достижения максимального разрешения при получении изображения поверхности образца поликарбоната в режиме полуконтактной моды и для осуществления динамической нанолитографии. Установлены эффективные параметры размеров кантеливера и острия зонда для различных режимов работы. Методом динамической нанолитографии получены поверхностные наноструктуры в соответствии с заданным шаблоном.
Ключевые слова: сканирующая зондовая микроскопия, литография
Введение
Методом литографии возможно получение фотонных кристаллов - материалов, структура которых характеризуется периодическим изменением коэффициента преломления, за счет которого создается дополнительное поле, чей период в десятки раз превышает период основной решетки - так называемая сверхрешетка. С помощью данного метода возможно создание формы для улавливания, фиксирования и дальнейшего исследования живой клетки (например, крови). Большой интерес представляет иссле-
