Please use this identifier to cite or link to this item: http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/39759
Title: Механизмы роста 3D-структур C, Cu, Zn в условиях околоравновесной стационарной конденсации
Authors: Latyshev, Vitalii Mykhailovych 
Keywords: пористі шари металів
пористые слои металлов
porous metal layers
нанокластери
нанокластеры
nanoclusters
близькорівноважна конденсація
околоравновесная конденсация
near-equilibrium condensation
накопичувальна система плазма-конденсат
накопительная система плазма конденсат
plasma-condensate accumulation system
нанонитки
нанонити
nanowires
вуглецеві волокна
углеродные волокна
carbon fibers
оксид цинку
оксид цинка
zinc oxide
газові сенсори
газовые сенсоры
gas sensors
Issue Year: 2015
Publisher: СумГУ
Citation: Латышев, В. М. Механизмы роста 3D-структур C, Cu, Zn в условиях околоравновесной стационарной конденсации [Текст] : диссертация на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук / В. М. Латышев ; Научн. рук. В.И. Перекрестов. - Сумы : СумГУ, 2015. - 142 с. - СумГУ
Abstract: Дисертаційна робота присвячена вивченню закономірностей структуроутворення 3D-систем C, Cu і Zn за умов конденсації слабопересичених парів і при використанні як класичного методу магнетронного розпилення, так і накопичувальної системи плазма-конденсат (НСПК). При використанні НСПК установлені технологічні умови формування на основі вуглецю наносфер і мікросфер, на яких у подальшому зароджуються нановолокна. Створено математичну модель, яка адекватно описує процес дозрівання за Оствальдом приблизно однакових за розміром кулястих острівців міді. На прикладі трьох серій експериментів з осадження пористих структур міді за допомогою магнетронного розпилення було показано, що основу формування пористих систем становлять малі значення пересичення осаджуваних парів, що тягнуть за собою різні швидкості нарощування конденсату в близько розміщених точках ростової поверхні. Вивчені механізми структуроутворення 3D-систем цинку при використанні як класичного методу магнетронного розпилення, так і НСПК. Установлено, що окиснені пористі конденсати цинку можуть бути використані як газові сенсори.
Диссертационная работа посвящена изучению закономерностей структурообразования 3D-систем веществ существенно различной летучести (C, Cu и Zn) в условиях околоравновесной стационарной конденсации. Осаждая конденсаты углерода в условиях, близких к термодинамическому равновесию, с помощью накопительной системы плазма-конденсат (НСПК), на начальном этапе селективного роста (в течение 6 мин) при давлении аргона 6 Па и мощности разряда 50 Вт были получены шарообразные слабосвязанные графитоподобные наноструктуры. При более продолжительной конденсации в течении нескольких часов происходит формирование графитоподобных шарообразных включений. Повышение давления рабочего газа от 6 до 10 Па при слабом изменении всех прочих технологических параметров способствует реализации более стационарного технологического процесса и зарождению на графитоподобных шарообразных включениях нановолокон. Сделано предположение о том, что в качестве активных центров зарождения углеродных нановолокон выступают изогнутые графеновые плоскости шаровидных структур. Установлено, что процесс зарождения и роста различных нановолокон разнесен во времени и определяется наличием шарообразных графитоподобных включений. Создана математическая модель массопереноса распыленного вещества в промежутке между мишенью и подложкой, адекватно описывающая процесс созревания по Оствальду островков меди приблизительно одинакового размера. На примере трех серий экспериментов по осаждению пористых структур меди при помощи магнетронного распыления было показано, что основу процесса образования пор составляют малые значения пересыщения осаждаемых паров, влекущие за собой различные скорости наращивания конденсата в близлежащих точках ростовой поверхности. Подобный селективный рост кристаллов возможен вследствие флуктуаций в распределении активных центров, при избирательной застройке кристаллографических плоскостей с максимальной энергией десорбции адатомов, а также при наличии отрицательного смещения и соответствующей фокусировке осаждаемых ионов на выступающие части ростовой поверхности. В последующем неполное сращивание кристаллов приводит к образованию пор и к появлению активных центров, необходимых для зарождения новых кристаллов. На основании анализа экспериментальных данных по получению конденсатов цинка в НСПК было выявлено существование трех зон (на диаграмме параметров «давление рабочего газа – мощность разряда») в пределах которых формируются одинаковые по характеру пористые структуры. Широкий спектр значений технологических параметров зоны 1 подтверждает процесс самоорганизации малых значений пересыщений и позволяет получать наносистемы цинка с высокой воспроизводимостью структурно-морфологических характеристик при среднем диаметре нанонитей 60 нм. При переходе в зону 2, а затем в зону 3 наблюдается постепенное увеличение пересыщения, которое подтверждается постепенным переходом к формированию структур в виде слабо связанных друг с другом системы ограненных кристаллов. Показано, что сопротивление окисленных систем цинка сильно зависит от газовой среды, в которой они находятся. Так для концентрации 0,7% пропана в воздухе, сопротивление образца снижается в 159 раз по сравнению с сопротивлением в чистом воздухе. Таким образом, полученные структуры могут найти применение в качестве газовых сенсоров, по крайней мере, к смеси пропан-бутан.
Dissertation is devoted to the investigation of the structure formation regularities of the C, Cu and Zn 3D-systems under the condensation conditions of the weakly saturated vapors and by using both the classical method of magnetron sputtering and the plasma-condensate accumulation system (PCAS). Technological conditions of the nanospheres and microspheres formation on the basis of C, on which hereafter the nanowires arise, are determined. A mathematical model that adequately describes the process of Ostwald ripening of the rounded Cu islands of the approximately equal size was created. On the example of three series of experiments on Cu porous structures deposition by using magnetron sputtering it has been shown that the small values of supersaturation of the deposited vapors, which cause different speeds of the condensate’s increase in the nearby situated growth surface points constitute the basis of the porous structures formation. Mechanisms of Zn 3D-systems structure formation by using both classical method of magnetron sputtering and PCAS are studied. It is determined that the oxidized porous zinc condensates can be used as gas sensors.
URI: http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/39759
Type: Thesis
Appears in Collections:Дисертації

Views
Other34
Austria1
Canada1
Germany11
France5
Hungary1
Italy1
Japan6
Moldova1
Netherlands3
Poland3
Romania2
Russia18
Turkey1
Ukraine36
United States5
Downloads
Other194
Belarus4
China18
Germany14
Estonia1
United Kingdom3
Kazakhstan3
Lithuania5
Moldova2
Mongolia1
Poland10
Romania3
Russia109
Tajikistan1
Ukraine93
United States91
Uzbekistan2
Austria2
Slovakia2
Canada1


Files in This Item:
File Description SizeFormatDownloads 
diss_latyshev.pdf5.52 MBAdobe PDF470Download
critique_Kharchenko.pdf1.02 MBAdobe PDF44Download
critique_Dovbeshko.pdf1.66 MBAdobe PDF45Download


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.