Спектральный анализ композитных материалов на основе нанокристаллического кремния

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л. Определение размеров части ц

1Л Л. Просвечивающая электронная микроскопия

1Л .2. Рентгеноструктурный анализ

1Л .3. Метод Спектроскопии Комбинационного Рассеяния

1.2. Инфракрасная спектроскопия

1.3. Квантово-размерный эффект в нанокристаллическом кремнии

1.4. Возможность применения НК-Б1 в качестве солнцезащитного компонента

1.5. Современные солнцезащитные средства

ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ

2.1. Плазмохимический метод получения нанокристаллического кремния из конденсированной фазы

2.2. Метод лазерно-индуцированной диссоциации моносилана

ГЛАВА 3. СПЕКТРАЛЬНЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА НК-Б1

3.1. Определение элементного состава нанокомпозитов кремния

3.2. Структура частиц нанокристаллического кремния

3.2.1 Рентгеноструктурный анализ

3.2.2. Просвечивающая электронная микроскопия

3.2.3. Низкотемпературная адсорбция газов

3.3. ИК-Спектроскопические исследования нанокомпозитов кремния

3.4. Приготовление экспериментальных образцов эмульсионных композиций с нанокристаллическим кремнием

3.5. Измерения спектров пропускания

3.6. Измерение спектров пропускания в интегрирующую сферу

3.7. Измерения спектров комбинационного рассеяния

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ НК-Б1 НА ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА НК ЯДРА

4.1. Влияние термообработки на оптические спектры и спектры

комбинационного рассеяния нанокомпозитов кремния

4.1.1. Экспериментальные методики и образцы для исследований

4.1.2. Результаты и обсуждение

4.2. Метод ЭПР-спектроскопии для характеристики дефектности структуры поверхности, парамагнитных центров в структуре HK-Si

4.2.1. Экспериментальная методика и образцы для исследований

4.2.2. Результаты и обсуждение

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ БЭТ метод - метод Брунауэра, Эммета, Теллера

ИК - инфракрасный

КР - комбинационное рассеяние

HK-Si - нанокристаллический кремний нм - нанометр (10'9 метра)

ПЭМ -просвечивающая электронная микроскопия УФ - ультрафиолет

ЭПР - электронный парамагнитный резонанс

CCD-матрица - Charge Coupled Device - система регистрации с зарядовой связью

С02 - лазер - газовый лазер, в котором рабочей средой является диоксид углерода

df - фрактальная размерность Её - ширина запрещенной зоны

N см'1 - значение волнового числа в обратных сантиметрах

R - коэффициент френелевского отражения

S - значение спинового квантового числа

Si29 - изотоп кремния с атомной массой

ТК - температура в единицах Кельвина

X - длина волны электромагнитного излучения

ГЛАВА 3. СПЕКТРАЛЬНЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА НК-^

3.1. Определение элементного состава нанокомпозитов кремния

Состав нанокомпозитов кремния существенно определяет их оптические свойства. Поэтому, контроль качества образцов должен быть как можно более точным и экспрессным. Согласно ГОСТ 23862.0-79 - 23862.36-79 для этой цели применяются химические, спектральные и ядерно-физические методы контроля. Все перечисленные методы анализа обладают рядом значительных недостатков: длительная и сложная подготовка проб для исследования, невозможность исследования проб в твердом виде без перевода в состояние раствора, необходимость применения спектрально чистых газов. В связи с этим большой интерес для определения и исследования элементного состава наноматериалов представляет лазерноискровой эмиссионный метод и реализующий его лазерно-искровой эмиссионный спектроанализатор, разработанный в НПО «Тайфун» (г. Обнинск). Метод позволяет, после разработки методики выполнения измерений, практически без длительной и сложной подготовки проб, в течение 3-5 минут, в автоматизированном режиме, определить до 90 элементов периодической таблицы Д.И. Менделеева в твердой пробе анализируемого вещества. Лазерно-искровой эмиссионный метод по своим характеристикам несколько подобен рентгенофлуоресцентному методу контроля, но отличается более высокой чувствительностью и возможностью анализа легких элементов, например Н, 1л, Ве, А1. Излучение, возбуждаемое лазером на длине волны 1,06 мкм и сфокусированное посредством оптики, воздействует на исследуемую пробу, расположенную в специальной камере на программно-управляемой платформе, позволяющей автоматически поворачивать исследуемый образец вокруг вертикальной оси координат и перемещать его по двум осям координат.

За счет мгновенного температурного нагрева происходит отбор пробы с поверхности исследумого образца, образуется плазма, содержащая пары