Тема: «Статистический анализ топографических изображений детонационных наноалмазов на поверхности слюды,

Тема: «Статистический анализ топографических изображений
детонационных наноалмазов на поверхности слюды,
полученных методом атомно-силовой микроскопии».
Введение
Благодаря своим свойствам алмазы, в том числе и наноалмазы, востребованы в
научной и промышленной сфере деятельности. Исключительная твёрдость алмаза находит
своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, свёрл,
резцов и тому подобных изделий. В последнее время такие задачи решаются за счёт
кластерного и ионно-плазменного напыления алмазных плёнок на режущие поверхности.
Алмазный порошок используется как абразив для изготовления режущих и точильных
дисков, кругов и т.д.
Одним из видов искусственных алмазов являются детонационные наноалмазы
(ДНА). Детонационные наноалмазы получаются путем взрывного разложения мощных
смесей
взрывчатых
веществ
(ВВ)
с
отрицательным
кислородным
неокислительной среде при взрыве в сдерживающих капсулах.
балансом
в
Такие алмазы
характеризуются малым размером частиц ( в диапазоне 5-100 нм) химической стойкостью
алмазного ядра и активностью периферической оболочки.
Расчетными и экспериментальными методами показано, что первичные частицы
ДНА диаметром около 4 нм образуют фрактальные кластерные структуры размером 30-40
нм, которые, в свою очередь, формируют более крупные агрегаты (размером порядка
сотен нанометров). Кластеры состоят из ограниченного числа атомов (от нескольких
десятков до нескольких тысяч) и по своим свойствам занимают промежуточное
положение между индивидуальными атомами и твердым телом.
К
существенным
недостаткам,
тормозящим
использование
детонационной
технологии, можно отнести: сложность очистки алмазов от продуктов взрыва (из-за их
малой концентрации и размеров) и стихийный характер формируемых размеров кластеров
наноалмазов, которые трудно поддаются расщеплению, что препятствует получению
партий с заданными параметрами.
Для анализа геометрических размеров ДНА предлагается использовать метод
атомно-силовой микроскопии.
Цель работы
Получение и анализ топографических изображений ДНА на поверхности слюды,
полученных методом атомно-силовой микроскопии
План работы
1. Освоение методов атомно-силовой микроскопии.
2. Нанесение ДНА на поверхность слюды;
3. Выбор оптимальных параметров получения топографических изображений
ДНА на поверхности слюды методом атомно-силовой микроскопии
4. Статистический анализ топографических изображений ДНА на поверхности
слюды;
В ходе работы предстоит освоить основные принципы работы на современном
диагностическом оборудовании: атомно-силовом микроскопе, получить навыки работы на
оптических микроскопах, методы нанесения ДНА на поверхность слюды, методы
статистической обработки топографических изображений.
Одним из перспективных объектов для создания приборов молекулярной
электроники являются такие уникальные по форме объекты, как молекулы фуллеренов.
Наряду с графитом и алмазом они являются одной из аллотропных модификаций
углерода. Наиболее стабильной из класса фуллеренов является молекула С60, состоящая из
60 атомов углерода, расположенных на сферической поверхности. Размер молекулы
составляет всего 0.7 нм. Сферическая форма молекулы фуллеренов, а также ряд ее свойств
определяют перспективы использования фуллеренов для молекулярной электроники. Из
литературных источников известно, что тонкие пленки фуллеренов демонстрируют такие
электрические эффекты присущие одномерным квантовым объектам, как кулоновская
блокада и баллистический транспорт носителей заряда. Эти особенности позволяют
рассматривать одномерные структуры из молекул фуллеренов в качестве активной
области полевых транзисторов. Другим важным свойством фуллеренов, удобным для
создания на их основе различных структур, является способность образовывать под
воздействием
УФ
и
электронного
облучения
полимерные
(ковалентные
и
электростатические) комплексы (С60)n. Описанные свойства, вкупе с возможностью
формировать
литографический
рисунок
из
фуллеренов
определяют
интерес
к
исследованиям в этой области, т.е. к созданию наноструктур на основе фуллеренов с
новыми свойствами на молекулярном уровне.
Цель работы
Исследование электрофизических характеристик одномерных фуллереновых
наноструктур, изготовленны х с помощью электронной литографии.
План работы
5. Освоение методов электронной литографии.
6. Разработка методики создания фуллереновых наноструктур;
7. Разработка и создание системы электрических контактов к фуллереновым
наноструктурам;
8. Исследование электрических характеристик полученных структур.
В ходе работы предстоит освоить основные принципы работы на современном
диагностическом оборудовании: растровом электронном микроскопе, получить навыки
работы на оптических микроскопах, а также основные технологические этапы создания
полупроводниковых структур: фото- и электронная литография (принципы создания и
математической обработки рисунков), методы нанесения металлов.