Презентация на тему Лекція 5. Плівки Ленгмюра – Блоджетт. Нанокластери

многослойные пленки, перенесенные с границы раздела вода-воздух (в общем

случае жидкость–воздух) на твердую подложку. По своим движущим силам процесс формирования таких пленок подчиняется закономерностям самосборки. Молекулярная пленка на границе раздела вода–воздух называется Лэнгмюровской пленкой.

Первые систематические исследования монослоев из амфифильных молекул на границе раздела вода – воздух были выполнены Лэнгмюром в 1917 году. Итогом исследований мономолекулярных (толщиной в одну молекулу) слоев на поверхности жидкости стало присуждение Лэнгмюру в 1932 году Нобелевской премии по химии.

Первое исследование по осаждению многослойной пленки из длинных цепочек карбоновой кислоты на твердую подложку было проведено Кэтрин Бэрр Блоджетт в 1935 году. Метод физического осаждения LB-пленок при погружении (или подъеме) в жидкость, на поверхности которой находится органическая пленка, называется LB-осаждением. Ею же было изготовлено «невидимое стекло» имеющее пленку из 44 слоев стеарата бария.

и взаимодей-ствуют с водой (растворяются в воде), смачиваются или

набухают, назы-ваются гидрофильными.
Вещества, которые не взаимодействуют с водой (не растворяются), не смачиваются и не набухают, называются гидрофобными.
Молекулы амфифильных веществ, используемых в LB-технологии, имеют особую структуру: один конец молекулы является гидрофильным и по-этому оказывается предпочтительно погруженным в воду, а другой конец является гидрофобным и поэтому предпочтительно находится в воздухе (или в неполярном растворителе).
Классический пример амфифильного вещества – стеариновая кислота (С17Н35СО2Н), в которой длинный гидрокарбонатный ―хвост (С17Н35–) является гидрофобным, а основная (головная) карбоксиль-ная группа (–СО2Н) является гидрофильной.
Так как амфифили имеют один гидрофильный конец, а другой конец гидрофобный, то они предпочитают располагаться на границах раздела, таких как воздух-вода или масло-вода, т.е. ведет себя подобно типичным поверхностно-активным веществам.

подложки, она становится гидрофобной после осаждения первого монослоя, и

таким обра-зом второй монослой будет перенесен при погружении.

Этот вариант является наиболее общим способом формирования многослойных пленок для ам-фифильных молекул, в которых головные части являются сильно гидрофильными (–СООН, –РО3Н2 и др.), а хвостовые части представляют собой алкильные цепочки.

схема устройства для осаждения LB-пленок. На этой схеме: а

– ванна, обычно изготавливаемая из тефлона; б – движущийся барьер, позволяющий оказывать контролируемое давление на монослой; в -мотор, который двигает барьер; г – измерительный прибор, позволяющий контролировать давление на поверхности воды; д – балансирующее устройство; е – мотор с редуктором (коробкой скоростей); ж – твердая подложка. Были разработаны и другие установки с двумя и более ваннами для осаждения.

метод подъема, который был разработан Лэнгмюром и Шайфером в

1938 году. Метод Шайфера полезен для осаждения очень твердых (жестких) пленок. В этом методе сначала формируется сжатый мо-нослой на границе раздела вода–воздух (1, рис. 8.34). Затем плоская подложка располагается горизон-тально на пленку монослоя (2, 3, рис. 8.34). Когда эта подложка под-нимается вверх и отделяется от поверхности воды, монослой переносится на подложку (4, рис. 8.34), сохраняя, теоретически, такое же направление молекул (Х-тип).

the closing of atomic shells, analogous to stable nuclear

shells from nuclear chemistry or the electronic shells which form the basis of chemical bonding and the periodic table.

The nuclearities corresponding to these peaks were termed “Magic Numbers” and were attributed to the enhanced stability of a cluster as compared with its immediate neighbours.

(IPS та PE CVD)

SiOx (х=1,1), відпаленої при температурі Т= 1100 °С

на вигляд C–V характеристики.

hot-electron injection are some of the process by which

these operations are carried out in the flash cell.
Tunneling is a process where electrons are transported through a barrier. Here the barrier is considered as the thickness of the Si02 insulator layer surrounding the floating gate. The tunneling process in oxide was first reported by Fowler and Nordheim, so the name.

memory cell and the degradation of its tunnel oxide.

The

degradation leads to the formation of percolation paths responsible for the FG charge loss, hence the loss of the stored information.
________________________________________________
SILC – stress indused leakage current

and SONOS. Schematics of (a) floating gate and thin-film

storage-based embedded nonvolatile memory bit cells, depending on the charge stored inside the gate dielectric of a MOSFET, and (b) the nitride traps (SONOS), embedded into the gate oxide of a MOSFET.

SiO2(Si) плівками

- алкоксисоединения
Тетраэтилортосиликат (TEОС) Si(O C2H5)4



Перетворення відбуваються при температурі до

400 С
При більш високих температурах ~ 600 C відбувається ущільнення гелю і спонтанне зародженя нанокристалічної фази

гетерогенные системы, состоящие из двух или более компонентов, отличающихся

по химическому составу, структуре, физическим свойствам и разделенных в материале четко выраженной границей. Варьируя типами материала компонентов, их размерами, объемным соотношением и характером взаимного расположения, можно получать композиты с различными заданными эксплуатационными характеристиками.

порошковые либо литейные технологии. Соответственно, матрица полученных таким образом

композитов имеет поликристаллическую структуру. В пределах матрицы равномерно распределены наночастицы оксидов, карбидов, нитридов или других тугоплавких соединений, включая тугоплавкие металлы и сплавы. Обычно объемная доля наночастиц в матрице не превышает 15%.

нано-частицами, является их высокая температурная стабильность, что позволяет им

сохранять прочностные характеристики в широком температурном интер-вале, вплоть до (0,7-0,8)Тпл, где Тпл – температура плавления материала матрицы.

Металлические композиты, армированные наночастицами, принято классифицировать по группам, различающимся материалом матрицы. Нанокомпозиты на матрице из Al чаще всего армируют оксидами. Они весьма эффективно используются в авиационной технике.

Особенно широко применяются нанокомпозиты типа САП (спеченная алюминиевая пудра), в которых алюминиевая матрица армирована наночастицами Аl2О3.

Нанокомпозиты на стальной матрице армируют преимущественно оксидами (Аl2О3, ТiO2, ZrO2 и др.).

оксидов, а не карбидов или нитридов, обусловлен тем, что

кислород значительно меньше растворяется в матричном материале, чем углерод или азот.

Нанокомпозиты на матрице из Ni, в которых роль армирующих компонентов играют ThO2 и HfO2, предназначены для работы при температурах выше 1000°С. Они применяются в энергомашиностроении, авиационной и космической технике.

Нанокомпозиты на матрице из Cu, армированные оксидами (Аl2О3, BeO, ThO2), приобретают жаропрочность, которая сочетается с высокой электро-проводностью медной матрицы. Такие материалы используются для изготов-ления электрических контактов, электродов для роликовой сварки, инстру-ментов для искровой обработки и т.д.

Нанокомпозиты на матрице из Ni, в которых роль армирующих компонентов играют ThO2 и HfO2, предназначены для работы при температурах выше 1000°С. Они применяются в энергомашиностроении, авиационной и космической технике.

состоящие из металлических компонентов, не образующих растворов и не

вступающих в химические реакции.
Их также получают методами порошковой металлургии.
Псевдосплавы систем Сu-W и Ag-W сочетают высокую твердость, прочность и электропроводность. Они применяются для изготовления электрических контактов.
Такое же назначение имеют псевдосплавы систем Cu-Mo и Ag-Ni, которые устойчивы к электроэрозионному изнашиванию и обладающие низким электрическим сопротивлением.
Псевдосплавы системы Cu-Fe износостойки, хорошо работают при воздействии ударных нагрузок, а псевдосплавы систем Pb-Fe и Ag-Fe применяются для изготовления самосмазывающихся подшипников.
Из коррозионно-стойких псевдосплавов системы Mg-Fe изготавливают активные аноды для электрохимической защиты ме-таллических изделий. Псевдосплавы систем Mg-Ti и Bi-Ti хорошо работают в условиях сухого трения на воздухе, в вакууме и агрессивных средах.
Жаропрочные псевдосплавы систем Mg-Be, Mg-Zr и Mg-Nb применяют в атомной энергетике для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов.

пластиками, более конкретно – порошковыми пластиками. Соответственно, наночастицы называют

наполнителем. Такие нанокомпозиты имеют матрицу на основе органических полимеров, т.е. таких соединений, молекулы которых содержат атомы углерода, водорода, азота, кислорода, серы и галогенов, входящих в состав главной полимерной цепи и боковых групп.

УДАГ (алмазо-графитовая смесь с размерами индивидуальных частиц около 4 нм)