Анотація до роботи:

Саадлі Х. Структура та теплове розширення тонких плівок фулериту С₆₀.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за cпеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла.- Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2004.

У інтервалі температур 300-5 К електронно-оптичними методами досліджена структура і параметр гратки плівок фулериту С₆₀, сконденсованих у вакуумі на аморфні підкладки (плівки вуглецю, скло) та монокристалічні (поверхня (100) NaCl) при температурах підкладки 240 – 400 К. Плівки фулериту мали при кімнатній температурі ГЦК гратку. При зміні температури підкладки структура плівок змінювалась від неорієнтованої нанодисперсної (з розміром зерна 4-5 нм) до епітаксіальної з орієнтацією (111).

Встановлено багатопозиційний характер їх структури: чотирьохпозиційний при Т_п 300 К та двохпозиційний при Т_п » 240 К. Визначено кристалографічні умови спряження поверхні (100) NaCl і епітаксійних плівок фулериту С₆₀. За даними проведених досліджень запропоновано механізм формування структури конденсованих плівок фулериту С₆₀.

Температура переходу ГЦК-ПК плівок фулериту С₆₀ та зміна параметра гратки “а” плівок близькі до аналогічних даних, які характерні для масивного фулериту. Із температурної залежності “а” у інтервалі 100-260 К визначено середній коефіцієнт лінійного розширення a плівок. У інтервалі товщин

t = 3-30 нм виявлено розмірний ефект коефіцієнта лінійного розширення, зумовлений істотним впливом поверхні. Установлено, що при зменшені товщини плівки t величина a збільшується. Із знайденої залежності дана оцінка коефіцієнта лінійного розширення a_s поверхні C₆₀.

У дисертаційній роботі вирішені поставлені задачі і встановлені особливості структури тонких конденсованих плівок С₆₀, а також визначені їх коефіцієнти теплового розширення. Основні наукові та практичні результати роботи такі:

1. Електронно-оптичними методами високого розділення досліджені структура та теплове розширення плівок фулериту С₆₀ товщиною 1-10² нм, одержаних шляхом термічного випарування і конденсації у вакуумі на аморфні (скло, аморфні плівки вуглецю) і монокристальні (NaCl) підкладки з температурою 230-450 К. Cтруктура плівок С₆₀ змінювалась від аморфно-кристалічної до нанодисперсної із збільшенням температури аморфної підкладки від 230 до 300 К.

2. При кімнатній температурі плівки мали ГЦК гратку. При підвищенні

температури підкладки від 290 К до 400 К структура плівок С₆₀ на (100) NaCl змінювалась від нанодисперсної (розмір блоків 4-5 нм) до епітаксіальної з (111) орієнтацією. Встановлено багатопозиційний характер їх структури: чотирьохпозиційний при Т_п > 290 К і двохпозиційний при Т_п » 240 К. Визначено кристалографічні умови спряження поверхні (100) NaCl і епітаксіальних плівок С₆₀. За досконалістю структури досліджені багатопозиційні епітаксіальні плівки фулериту С₆₀ є проміжними між текстурованими і монокристальними.

3. За даними структурних досліджень запропоновано механізм формування структури конденсованих плівок: пара аморфний (нанокристалічний) стан упорядкований стан. Аморфна фаза формується на перших стадіях конденсації з наступною кристалізацією (рекристалізацією) при більш високих температурах під орієнтуючим впливом підкладки.

4. Температура переходу ГЦК ПК плівок фулериту С₆₀ (Т » 260 К)

і величина зміни параметра гратки ( Dа/а » 0,35%), яка спостерігається при цьому, близькі до аналогічних даних, отриманих для масивного фулериту. Із температурної залежності параметра гратки плівок у інтервалі 100-260 К визначені коефіцієнти лінійного теплового розширення a. Величина a плівок товщиною t > 30 нм відповідає значенням a для масивного фулериту С₆₀.

5. Для товщини t < 10 нм виявлено розмірний ефект коефіцієнта теплового

розширення: при зменшені t величина a збільшується, що обумовлено значним впливом поверхні на властивості плівок для нанометрового інтервалу товщин. Залежність a плівок С₆₀ від t добре описується співвідношенням:

a = 17 10^-6 К^-1 + 8,3 10^-5 нм К^-1 t^-1.

6. Із розмірної залежності a від t плівок дана оцінка коефіцієнта лінійного

розширення a_s поверхні (111) фулериту С₆₀. Величина a_s » 60 10^-6 К^-1 у декілька разів перевищує величину a масивного фулериту. Ці експериментальні результати узгоджуються з теоретичними розрахунками для середньоквадратичних зміщень молекул поверхневих і приповерхневих шарів.

Основні результати дисертації опубліковані в роботах:

1. Тепловое расширение тонких пленок С₆₀ / А.Т. Пугачев, Н.П. Чуракова,

Н.И. Горбенко, Х. Саадли, Е.С. Сыркин // ЖЭТФ. - 1998.- Т. 114.- С.1868-

1875.

2. Структура и параметр решетки тонких пленок С₆₀ / А.Т. Пугачев,

Н.П. Чуракова, Н.И. Горбенко, Х. Саадли, А.А. Солодовник // Физика

низких температур. - 1999.- Т. 25.- № 3.- С.298-304.

3. Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl / Н.И. Горбенко,

А.Т. Пугачев, Х. Саадли, Н.П. Чуракова // Вопросы атомной науки и

техники. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники. – 2002.-

Вып. 1.- С. 178-180.

4. Структура тонких пленок С₆₀ на (100) NaCl / Н.И. Горбенко,

А.Т. Пугачев, Х. Саадли, Н.П. Чуракова // Труды 5-го Межнародного

симпозиума “Алмазные пленки и пленки родственных материалов”. –

Харьков.- ННЦ “ХФТИ”.- 2002.- C. 102-104.