7Zamonaviy ta'limda matematika, fizika va raqamli texnologiyalarning dolzarb muammolari va yutuqlari
Toshkent viloyati Chirchiq davlat pedagogika instituti
МЕТОД ПОВЕРХНОСТНОЙ ИОНИЗАЦИИ МОЛЕКУЛ CsCl ПРИ
ИССЛЕДОВАНИИ ПЛЁНОЧНЫХ СИСТЕМ МЕТАЛ-УГЛЕРОД
Р. М. Абдуллаев М. А. Захидова З. Р. Гиясова
Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, Ташкент,
Узбекистан
Исследование физических процессов, протекающих на поверхности при сегрегации или конденсации чужеродных атомов, необходимо в первую очередь для микропленочной техники. Выделение углерода приводит к существенному изменению эмиссионных, адсорбционных и каталитических свойств металлов [1]. Использование молекул CsCl позволяет применить оригинальную чувствительную методику изучения активности катализаторов реакций диссоциации, которая основывается на регистрации ионной компоненты при десорбции с поверхности продуктов диссоциации. В условиях этих опытов каждый атом Cs десорбируется в виде ионов Cs+, что существенно упрощает детектирование продуктов диссоциации [2].
В работе приведены результаты по исследованию роста углеродной пленки на поверхности с помощью метода поверхностной ионизации молекул CsCl. Выяснен механизм роста углеродной пленки на поверхности металла получаемого путем диффузии из объема, который отличается от механизма роста углеродной пленки, получаемой на поверхности металла путем адсорбции. С помощью метода поверхностной ионизации (ПИ) молекул CsCl изучены закономерности растворения и сегрегации углерода в рении, родии и палладии. Показано, что особенности в протекании этих процессов для Rh, Re и Pd в общих чертах совпадают и, видимо, являются общими для металлов, так как в них не образуются объемные карбиды. Физические процессы происходяшие при науглероживании Rh, Re и Pd, выдерживаемых в нагретом состоянии (родий при температуре науглероживания ~ 1500 К, рений при ~ 1800 К, а палладий при ~1300 К) в парах бензола С6Н6 (при Р ~(1^5) 10-5 тор) можно представить следующим образом. Молекулы бензола адсорбируются на поверхности металла с высокими коэффициентами прилипания. Вероятно, с адсорбированной молекулы бензола сначала отщепляется атомы водорода, а затем происходит разрушение более сильно связанного углеродного скелета.
Google Scholar Scientific Library of Uzbekistan
Academic Research, Uzbekistan 878 www.ares.uz
Zamonaviy ta'limda matematika, fizika va raqamli texnologiyalarning dolzarb muammolari va yutuqlari
Toshkent viloyati Chirchiq davlat pedagogika instituti
Освобождающиеся атомы углерода одновременно могут участвовать в двух процессах: растворении и строительстве углеродной пленки в адслое. Опыт показывает, что пока П2<П2т (п2- концентрация углерода в ближайшем к поверхности плоскости междоузлий п2т- то же при предельной растворимости), работает лишь один сток - растворение, а поверхность металла даже при значительных по плотности потока бензола остается практически свободной от углерода. Это свидетельствует о том, что углерод при этих температурах науглероживания достаточно быстро диффундирует в объем металла. Когда п2 сравнивается с п2т, растворение заканчивается и начинается накопление углерода на поверхности. Максимальная толщина углерода, имеющего графитную структуру получаемого таким образом на поверхности металла, составляет один монослой. Это объясняется тем, что на валентно-насыщенной поверхности графитового слоя молекулы бензола не диссоциируются а быстро с неё десорбируются.
В металлических образцах, содержащих неизменное количество углерода, при изменении температуры происходит перераспределение углерода между поверхностью и объемом металла (рис. 1). При Т>Тк когда п2<п2т (где п2т предельная растворимость углерода при Тк ), практически весь углерод находится в растворенном состоянии (у=1 где, у-степень диссоциации молекул на поверхности). При Т<Тк когда п2>п2т, избыточный углерод из объема металла перемещается на поверхность, к границам зерен и дефектам решетки (у<<1). Экспериментально показано, что монослой графита на поверхности этих металлов приводит к сильному отравлению металлического катализатора в реакции диссоциации.
Анализ результатов (рис.1) показывает, что количество углерода в объеме рения достаточно при понижении температуры (от 1800 К до 900К) для заполнения её поверхности не только одним монослоем, а несколькими слоями углеродной пленки. Если дальнейший рост углеродной пленки формируется сверху первого слоя, то этого можно было бы обнаружить методом ПИ молекул СбС1, но данный метод отрицает этот вариант роста углеродной пленки [2]. Исключив данный вариант, нами было выдвинуто следующее предположение, что второй слой пленки начинает формироваться снизу первого слоя. Для этого первый слой графита должен быть приподнят с поверхности образца на значительное расстояние (~4А ), и между ними нет электронного обмена, а имеется лишь Ван-дер-Вальсовское взаимодействие.
Google Scholar
Academic Research, Uzbekistan
Scientific Library of Uzbekistan www.ares.uz
Zamonaviv ta'limda matematika, fizika va raqamli texnologiyalarning dolzarb muammolari va vutuqlari
Toshkent viloyati Chirchiq davlat pedagogika instituti
Используя высокую чувствительность диссоциации молекул CsCl к атомам и кластерам, находящимся на графитовом слое в работе [2] с помощью каталитической
диссоциации молекул CsCl изучены начальные стадии роста углеродной пленки на иридии в широкой области температур. Показано, что при данной температуре Ti (точнее, узкая температурная область ~ 50 градусов в районе Т1 ) выше которой на поверхности иридия растет графитовая пленка лишь моноатомной толщины. При T<T1, на поверхности иридия растет многослойное углеродное покрытие. Показано, что многослойная углеродная пленка не растет по механизму послойного роста. Рассмотрен вопрос о топографии пленки углерода, получаемой путем вакуумной конденсации на иридии при T<T1. Многослойная углеродная пленка состоит из нижней сплошной части (ряда двумерных слоев графита) и верхней несплошной части толщиной в несколько атомных слоев, содержащих множество графитовых «гор».
REFERENCES
1. Р. М. Абдуллаев, А.Я.Тонтегоде. //. Кристаллография, 1983,т. 28, с.1007-1012.
2.E. A. Zakhidov, M.A.Zakhidova, A.Kokhkharov, V.O.Kuvondiev. // Journal Optics and Spectroscohy. 2017, №4., vol. 122, p.607-614.
3. E.A Zakhidov, MA Zakhidova, M. Kh. Imomov, VO Kuvondikov, Sh K Nematov, AA Saparbaev, II Tazhibaev. // Journal of Applied Spectroscopy 2020/7 v. 87 № 3 р.464-470
1300 1400 ISOO 1600 1700 1800 1900 T.K
Рис.1 Зависимость = /(Т) при ПИ атомов С8(1) и молекул СяС1 (2,3) на рении при выдержке его в порах бензола. Р = (4 ^ 5) • 10-5тор,
Г~1800 К, 2-после 25 мин выдержке, 3-после 60 мин
Google Scholar
Academic Research, Uzbekistan
Scientific Library of Uzbekistan www.ares.uz
