научный журнал по физике Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования ISSN: 0207-3528

АБРОСИМОВА Г.Е., АРОНИН А.С. — 2015 г.

Методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгенографии исследовано изменение структуры металлического стекла Fe90Zr10 при низкотемпературных отжигах. Показано, что кристаллизации металлического стекла предшествует расслоение аморфной фазы, приводящее к образованию аморфных областей разного состава, из которых позже кристаллизуются разные фазы. Особенности изменения структуры указывают на спинодальный характер превращения из аморфного в кристаллическое состояние.

ВОЛКОВ В.Т., ВЯТКИН А.Ф., ЕРЕМЕНКО В.Г., КАСУМОВ Ю.А., КОЛЧИНА А.С. — 2015 г.

В работе были исследованы пленки сплава палладия В1 (Pd83 Ag17) толщиной от 3 до 300 A, выращенные на поверхности различных подложек методом ВЧ-диодного напыления. Было изучено влияние температуры и скорости роста, состава и морфологии поверхности подложки на микроструктуру пленок. Экспериментально продемонстрировано, что рост пленок сплава В1 на начальных стадиях (3-25 A) в значительной мере определяется скоростью осаждения пленки, температурой подложки, а также материалом и морфологией подложки. Зависимость скорости роста от температуры подчиняется известным термодинамическим соотношениям, в то время как зависимость от плотности потока не подчиняется таковым. На разных подложках возможен разный механизм роста. Установлено также, что пленки сплава В1 толщиной до 300 A наследуют микроструктуру, образованную на начальных стадиях роста (3-25 A).

БЕЛКИН В.С., БЕЛКИН П.Н., ГРАЧЕВА Л.А., ДЬЯКОВ И.Г., КУСМАНОВ С.А. — 2015 г.

Исследованы особенности анодной электролитно-плазменной обработки технического титана в водных растворах хлорида аммония, в том числе с добавками аммиака и глицерина. Выявлена структура модифицированного слоя, содержащего наружный оксидный слой (TiO2 или TiO) с микропорами размером до 100 нм и диффузионный подслой при азотировании в растворе с добавлением аммиака. Установлено преобладание анодного растворения титана над его окислением при напряжении обработки до 210 В и содержании хлорида аммония 100 г/л, что сопровождается убылью массы образцов. При более высоких напряжениях или концентрациях хлорида аммония масса образцов увеличивается за счет роста оксидного слоя, превышающего потери на растворение. Показана возможность снижения плотности тока коррозии в растворе Рингера путем обработки технического титана в растворе, содержащего хлорид аммония и глицерин.

ЖИГАЛИНА В.Г., ЖИГАЛИНА О.М., КИСЕЛЕВ Н.А., НИКУЛИНА Е.А., ТУСЕЕВА Е.К., ХАЗОВА О.А., ЧУВИЛИН А.Л. — 2015 г.

Методами ВРЭМ, ПРЭМ и ЭД-анализа было проведено исследование структуры композитов Pt(Ru)/ПДДА/ОСУНТ. Визуализирована структура функционализированных ОСУНТ. Показано, что полимер обволакивает тяжи нанотрубок и закреплен на их стенках, способ преимущественного закрепления ПДДА – присоединение ионов азота к углероду. Металлические наночастицы в нанокомпозите присутствуют в виде кластеров, расположенных вдоль ОСУНТ, одиночных частиц и их небольших агломератов. Высокая каталитическая активность данного композита в реакциях окисления метанола объясняется повышенной активностью монослоев и ступенчатой структурой поверхности наночастиц.

АФАНАСЬЕВА Л.Е., ГАСАНОВ О.В., ГРЕЧИШКИН Р.М., ИВАНОВА А.И., КАЛИМУЛЛИНА Э.Т. — 2015 г.

Проведено экспериментальное исследование возможностей визуализации распределений магнитных полей рассеяния вблизи поверхности одноосных высокоанизотропных магнетиков и рабочих полей пленочных постоянных магнитов, предназначенных для использования в качестве элементов микроэлектромеханических систем Продемонстрирована возможность визуализации распределения магнитного поля вблизи базисной и призматической плоскостей одноосных кристаллов, обусловленного наличием доменной структуры 180-градусного типа. Предложена методика сегментации магнитного контраста объекта путем исключения топографической компоненты полного изображения с помощью подвижного металлического экрана.

НОВИКОВ Н.В., ТЕПЛОВА Я.А. — 2015 г.

Предложен метод эмпирической оценки сечений потери и захвата одного электрона тяжелыми ионами в газах. Метод основан на законах подобия зависимости сечений перезарядки от энергии. Получены сечения перезарядки ионов с зарядами ядер от 5 до 10 в газах c энергией от 1 кэВ/нуклон до 100 МэВ/нуклон. Эти сечения при учете поправки на плотность вещества могут использоваться для оценки сечений перезарядки в твердом веществе.

ВЫВЕНКО О.Ф., МИХАЙЛОВСКИЙ В.Ю., ПЕТРОВ Ю.В. — 2015 г.

Представлены результаты исследования поведения различных контрастов методами сканирующей электронной и ионной микроскопии с применением энергетической фильтрации сигналов вторичных и отраженных электронов. Представлена модель формирования контраста материалов вторичными электронами в гелиевом сканирующем ионном микроскопе. Продемонстрирована возможность усиления контраста путем использования энергетической фильтрации в гелиевом ионном микроскопе, а также возможность регистрации отраженных ионов с использованием детектора вторичных электронов. Представлены результаты измерения элементного контраста в низковольтной электронной микроскопии при различных ускоряющих напряжениях и различных режимах энергетической фильтрации. Продемонстрирована возможность усиления или ослабления элементного контраста путем энергетической фильтрации.

РАББИМОВ Э., ТАШМУХАМЕДОВА Д.А., ЭРГАШОВ Ё.С. — 2015 г.

В работе изучены топография, состав, электронная и кристаллическая структура поверхности нанопленок SiO2, полученных имплантацией ионов O в Si(111) в сочетании с отжигом. Установлено, что при высоких дозах (D 6 ? 1016 см-2) имплантации формируются сплошные однородные поликристаллические пленки SiO2, а при сравнительно невысоких дозах (D = 8 ? 1015 4 ? 1016 см-2) – пленки SiO2 с регулярно расположенными наноучастками Si плотностью 1010 1011 см-2.

ЛЫСОВА И.В., МИХАЙЛОВ А.Н. — 2015 г.

В работе рассматриваются энергетические характеристики однородного потока частиц, каналирующего внутри одностенных углеродных нанотрубок трех типов: (10,10), (10,0) и (11,9). Определены потери энергии атомов при каналировании в одностенных углеродных нанотрубках с различной геометрией. Построены гистограммы распределения атомов по скоростям во всех рассматриваемых случаях. В ходе компьютерного эксперимента был обнаружен эффект деформации трубки, возникающей после продолжительного каналирования потока атомов. Все расчеты проведены методом молекулярной динамики в пакете LAMMPS с использованием многочастичного потенциала ReaxFF.

ЕНИШЕРЛОВА К.Л., КОНОВАЛОВ А.М., КОРНЕЕВ В.И., КУЛИКАУСКАС В.С., ПИЩАГИН В.В., СЕЙДМАН Л.А. — 2015 г.

Анализировались результаты обработки поверхностей гетероструктур AlGaN/GaN с верхним нелегированным слоем (у одних структур i-AlGaN, у других i-GaN) кислородной плазмой двух видов, а также пучком ионов аргона. Использовалась кислородная плазма, созданная в двухэлектродной диодной СЧ-системе, и кислородная плазма, реализуемая в безэлектродной ВЧ-системе. Для исследования применялась спектроскопия резерфордовского обратного рассеяния ионов, а для оценки изменений электрических параметров структур использовался метод высокочастотных С–V-характеристик. Показано, что нанообласти (10–20 A) исходных поверхностей слоев i-AlGaN и i-GaN имеют разную степень упорядоченности кристаллической структуры: для слоев i-AlGaN характерно большее количество смещенных атомов Ga, Al, а главное – азота и кислорода, что приводит к росту концентрации донорноподобных поверхностных ловушек. При обработке кислородной плазмой в зависимости от режимов может иметь место чисто химическое взаимодействие ионов с поверхностью. Кроме того, процесс химической очистки может сопровождаться ударным воздействием ионов на поверхность. Показано, что структуры с разными поверхностными слоями по-разному реагируют на плазменную обработку. Наибольшее изменение состояния приповерхностных нанослоев наблюдается при ионной обработке аргоном. Анализ электрических характеристик тестовых образцов показал, что обработка поверхности ионами аргона непосредственно перед металлизацией может позволить получить омические контакты с наименьшим омическим сопротивлением и барьеры Шоттки с наименьшими токами утечки.

СИМЧЕНКО С.В., СТЫРОВ В.В. — 2015 г.

Исследованы эффекты возбуждения поперечного хемонапряжения (хемоэдс) и неравновесной хемопроводимости в пленке CdTe, полученной методом “косого напыления”, при ее взаимодействии с атомарным водородом. Оба эффекта связаны с нетепловой генерацией электронно-дырочных пар в полупроводниковой пленке за счет энергии, освобождающейся в химических актах взаимодействия атомов H с поверхностью CdTe (адсорбция атомов, образование молекул H2). Исследована кинетика хемонапряжения и хемопроводимости, а также зависимость стационарных величин эффектов от плотности потока атомов и температуры образца. Установлено, что в процессе генерации (e–h) пар участвуют как акты адсорбции атомов, так и акты их рекомбинации. Получены аналитические выражения для хемонапряжения и хемопроводимости. Проведена оценка численных значений параметров взаимодействия атомов H с поверхностью CdTe и эффективности генерации (e–h) пар.

ВЕРГЕНТЬЕВ Т.Ю., ДЯДЬКИН В.А., ЧЕРНЫШОВ Д.Ю. — 2015 г.

Разработана и испытана оригинальная ячейка для дифракционных исследований монокристаллов в приложенном электрическом поле. Особенностью ячейки является возможность достижения большого уголового диапазона сканирования монокристалла в геометрии “на прохождение”, что позволяет собирать дифракционные данные в большом объеме обратного пространства. Тестовые эксперименты, проведенные с использованием синхротронного излучения на монокристаллах сегнетоэлектрика и релаксора показали, что можно исследовать зависимость и брэгговского, и диффузного рассеяния от приложенного электрического поля. Обсуждается дальнейшее развитие метода измерений in situ отклика исследуемой структуры на электрическое воздействие и возможные стратегии экспериментов с использованием данной ячейки.

ХРИПКО С.Л. — 2014 г.

Исследованы спектры комбинационного рассеяния света в пористом р-- и р+-кремнии с пористостью 20–70%, на основании которых сделаны выводы о морфологии нанокристаллитов кремния. Показано, что их размер и форма зависят от степени легирования образца. Кристаллиты представляют собой нанонити диаметром 6–9 нм или наносферы диаметром 3–5 нм. Увеличение пористости ведет к уширению спектральных линий и их коротковолновому сдвигу.

AKSENOV S.N., FILONENKO V.P., GAVRILIUK A.G., SADYKOV R.A. — 2014 г.

This communication considers structural features of nanocrystals synthesized at high pressure consolidated mixed nanopowders. This system presents a pseudoalloy of mutually insoluble elements Fe and Cu, and contains pores. The study aims to demonstrate quasi-stable state of nanocrystals and factors preventing the aging. Mossbauer and X-ray analyses show a strong dependence of phase composition of Fe–Cu nanocrystalline pseudo-alloy on pressure and on aging duration. It is found pressure to coarsen phase inhomogeneity which exists initially in an as-synthesized Fe–Cu pseudoalloy. Aging duration is shown to affect the nanophase state in the same manner. It is agued that aside with typical parameters as grain size, density, phase composition of nanocrystalline substances one should know a prehistory of every sample: synthesis duration, temperature and pressure, which have a marked influence on physical properties of nanophase compacts. The Fe disorder in the Cu lattice revealed by Mossbauer spectra substantially depends on applied pressure.

AKSELROD L.A., CHETVERIKOV YU. O., GRIGORIEV S.V., KRAAN W.H., KYAW THU SET, MOSKWIN E.V., PIYADOV V.V., SUMBATYAN A.A., VELICHKO E.V., ZABENKIN V.N. — 2014 г.

We discuss the present status and the prospects of Spin-Echo Small-Angle Neutron Scattering (SESANS) against the background of the available expertise and the neutron source PIK at PNPI (Gatchina). Two options for SESANS instruments are reviewed: (1) monochromatic with -flipping permalloy foils and (2) with adiabatic radio frequency spin flippers in a white beam, combined with time-of-flight data collection. A software tool for quantitative prediction of the technical properties of option (2) is developed. For both options, we show that a SESANS instrument which can compete with instruments elsewhere, is realistic. For option (2), we suggest a perspective of spin-echo-length range such that neutron interference experiments become feasible.

ГАСПАРЯН Ю.М. — 2014 г.

СИЛОНОВ В.М., ЧУБАРОВ В.В. — 2014 г.

На рентгенограммах водного льда, снятых при температуре от –25 до 0°С от образцов, приготовленных при температуре жидкого азота (ранее исследованных авторами) и от образцов, приготовленных при Т = –10°С (данная работа), наряду с рефлексами гексагональной фазы льда Ih выявлено интенсивное диффузное рассеяние рентгеновских лучей, обусловленное, главным образом, аморфизацией льда. Присутствие на рентгенограммах рефлексов кристаллической фазы и интенсивного диффузного рассеяния позволяет говорить о сосуществовании кристаллической и аморфной структур льда. На функции радиального распределения электронной плотности, построенной на основании рентгенограммы, снятой при Т = –3°С, было выявлено расщепление первого максимума, что в данной работе объясняется увеличением расстояний между ближайшими атомами, лежащими на разных уровнях. Подобное расщепление было выявлено также и на функции радиального распределения, построенной на основании рентгенограммы, снятой при Т = –10°С.

ГУТАКОВСКИЙ А.К., ИЛЬИН А.С., ТИЙС С.А., ТРУХАНОВ Е.М. — 2014 г.

В работе показано, что при уровне пластической релаксации = 0.72 трехмерных островков Ge(111), выращенных на смачивающем слое, в гетерогранице Ge/Si(111) возникает модифицированный вариант треугольной сетки частичных краевых дислокаций несоответствия Шокли. Сетка формируется в результате смещения одного дислокационного семейства на 40% междислокационного расстояния. Использованы экспериментальные методы сверхвысоковакуумной сканирующей туннельной микроскопии (CТМ), высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии, а также теоретический расчет полей напряжений, возникающих в объеме пленки в результате введения дислокаций несоответствия. Определен диапазон толщин пленки Ge, приемлемый для СТМ-наблюдения упругой модуляции поверхности, вызванной сеткой дислокаций несоответствия.

ГУРЕЕВ В.М., ДАНЕЛЯН Л.С., ЗАТЕКИН В.В., КОЙДАН В.С., КУЛИКАУСКАС В.С., ЛАТУШКИН С.Т., ПЕТРОВ В.Б., РЯЗАНОВ А.И., УНЕЖЕВ В.Н., ХРИПУНОВ Б.И. — 2014 г.

Рассмотрены эффекты, связанные с воздействием на поверхность вольфрама быстрых ионов с энергией порядка нескольких МэВ и больших потоков водородной (дейтериевой) плазмы, результатом которых являются радиационное повреждение поверхностного слоя материала, его эрозия и накопление в нем изотопов водорода. Облучение ионами гелия 4Не2+ (3.2–4.0 МэВ) и углерода 12С3+ (10 МэВ) проводилось на циклотроне НИЦ КИ, толщина поврежденного слоя составила 3.5–6 мкм. Образцы облученного материала экспонировались в стационарной дейтериевой плазме на установке ЛЕНТА с достижением флуенса ионов дейтерия 1021 1022 cм-2. При энергии плазменных ионов 250 эВ исследована эрозия поверхности и модификация структуры поврежденного поверхностного слоя. Методом регистрации ядер отдачи изучено накопление изотопа водорода в поврежденном поверхностном слое. Определена концентрация дейтерия и глубина его проникновения в материал. Проведено сравнение данных для различных сортов ионов, использованных при облучении.

ВЕЛИЧКО А.А., ИЛЮШИН В.А., КАЦЮБА А.В., СИВЫХ Г.Ф. — 2014 г.

Установлено, что при молекулярно-лучевой эпитаксии InAs на подложке GaAs с ростом толщины пленки происходит дополнительное поглощение теплового излучения и, как следствие, – неконтролируемое увеличение температуры гетероструктуры по сравнению с исходной температурой. Нестационарный режим роста приводит к ухудшению качества структуры. Расчет перегрева гетероструктуры позволит корректировать температуру подложки в процессе роста.