Введение к работе
Актуальность диссертационной работы.
С момента создания сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) в 1982 году число публикуемых работ лавинообразно нарастает, наблюдается бурный прогресс в области СТМ исследований поверхности твердого тела. Тем не менее, до сих пор нет общепринятых объяснений для многих фактов, установленных еще в ранних работах. В качестве примера можно привести СТМ исследования поверхности графита, на которой обнаружен ряд эффектов, не укладывающихся в рамки традиционных объяснений: гигантская (до 20А) амплитуда атомной гофрировки, различная форма СТМ изображений, периодические структуры с периодом от 20А до 100А, наблюдаемые в СТМ. Другим примером того же рода могут служить исследования органических материалов на проводящих подложках. Несмотря на то, что многие органические материалы являются диэлектриками в объеме, они проявляют проводящие свойства в СТМ исследованиях. В связи с этим работы, направленные на углубление понимания процессов, происходящих в системе игла-барьер-образец при СТМ исследованиях поверхности графита и тонких органических пленок на графите, представляются весьма актуальными.
Цель диссертационной работы состояла в создании аппаратуры для исследования проводящих поверхностей методом СТМ/СТС с атомным пространственным разрешением и использовании этой аппаратуры при исследованиях графита и тонких органических пленок на его поверхности. Для достижения этой цели в диссертационной работе решались следующие задачи.
1. Создание комплекса СТМ/СТС аппаратуры с учетом факторов, влияющих на точность СТМ измерений. Экспериментальное определение шумовых параметров разработанного устройства! Разработка программного обеспечения для СТМ/СТС.
-
СТМ/СТС исследование поверхности графита. Определение влияния адсорбированных на поверхности слоев на СТМ изображение. Сравнительный анализ СТМ изображений природного и искусственного графита.
-
Исследование взаимодействия компонент катализатора Циглера-Натта с поверхностью пирографита для выяснения природы модифицирующего действия графита в реакции полимеризации пропилена.
-
Исследование пленок Ленгмюра-Блоджет (ЛБ) жидкокристаллического полимера ПХА-10 на поверхности графита. Выяснение условий возникновения индуцированной проводимости и зарядовых сверхструктур в тонких органических пленках.
6. Определение условий модификации поверхности графита и устойчивости создаваемых структур нанометровых размеров.
Научная новизна работы.
Установлено, что в СТМ экспериментах с графитом на воздухе туннелирование может происходить через дополнительные резонансные состояния. В рамках этого предположения удается с единой точки зрения объяснить многие экспериментальные данные по СТМ исследованиям поверхности графита.
В результате исследований взаимодействия компонент катализатора Циглера-Натта с поверхностью графита обнаружено, что димеры (С2Н5)2А1С1
образовывают упорядоченную структуру на поверхности.
Обнаружена проводимость Л Б пленки ПХА-10, связанная со взаимодействием острия туннельного микроскопа с образцом. Впервые в токовом СТМ изображении наблюдалась крупномасштабная периодическая структура, которая может быть объяснена существованием волны зарядовой плотности (ВЗП) на поверхности жидкого кристалла (ЖК). Практическая ценность результатов работы заключается в следующем.
1. Создана лабораторная установка для локального зондирования поверхности методом СТМ/СТС. На базе этой установки разработан и
выпускается НТК "Техносервис" г. Минска малой серией промышленный СТМ типа "Скан-8".
2. Разработана методика изготовления зондирующих эмиттеров для СТМ
методом ступенчатого электрохимического травления. Данная методика защищена
авторским свидетельством: Кислов В.В.,..,Савинов СВ. и др., Авторское
свидетельство N 4723614/24-21 (102531).
3. Разработано программное обеспечение для визуализации и
математической обработки данных СТМ измерений.
4. Отработана методика изучения тонких органических пленок на
поверхности графита.
Апробация работы.
Основные результаты были доложены на
-Международной конференции по СТМ (STM'91), Интерлакен, Швейцария, 1991,
-Международной конференции по СТМ, Хемнитц, Германия, 1991,
-V всесоюзном совещании по когерентному взаимодействию излучения с веществом, Симферополь, 1990.
-Семинарах кафедры квантовой радиофизики физического факультета МГУ.
Публикации.
Основные результаты опубликованы в 12 статьях, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации
