WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

ющих при термодесорбции, и развитию на поверхности Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. Морфология поверхности пиролитического графита, облученного атомами водорода системы ямок дискретной глубины, причем латеральный размер ямок увеличивается с ростом экспозиции. Слабая зависимость высоты бугров от экспозиции отражает факт быстрого насыщения водородом приповерхностной области (рис. 1): для 2.5 и 125 min экспозиции количество водорода, выделяющегося из образца при термодесорбции, отличается всего в два раза. Возникновение бугров на поверхности, на наш взгляд, подтверждает предположение, высказанное выше о том, что атомарный водород сорбируется не на поверхности графита, а проникает в его приповерхностные слои. В случае адсорбции водорода на поверхности трудно ожидать возникновение такого рельефа, как на рис. 5. В пользу вывод о накоплении водорода в приповерхностных слоях образцов говорит и усиление шумов сканирования эксРис. 8. СТМ изображение поверхности графита (1 1 µm) понированных поверхностей, связанное с изменением их после 6 циклов 30 min экспозиции в атомарном водороде — механических свойств.

термодесорбция. Перепад высот 2.2 nm.

Развитие системы ямок на экспонированных поверхностях свидетельствует об эрозии поверхности графита при взаимодействии с атомарным водородом. Рост ямок является процессом необратимым. По всей видимости, на поверхности непосредственно во время экспозиции.

ямки начинают развиваться уже в то время, когда на поОдинаковую глубину ямок можно, очевидно, объяснить верхность падает поток атомов водорода, однако выявить тем обстоятельством, что пиролитический графит являна бугристой, зашумленной поверхности ямки монослойется материалом, слои которого связаны между собой ной глубины весьма затруднительно. После термодесорблишь силами Ван-дер-Ваальса. Поэтому, если дефект ции водорода ямки отчетливо регистрируются зондопринадлежит верхнему атомному слою, то нижележащий выми методиками. Увеличение экспозиции приводит к слой, не имеющий структурных нарушений, не подвергаросту латеральных размеров ямок, их слиянию и, таким ется эрозии, а, значит, ямка растет только вширь, имея образом, послойному удалению графитовых плоскостей глубину в один монослой.

(рис. 7). Так как количество ямок на единицу поверхИнтересно сглаживание поверхности экспонированности может сильно изменяться даже для участков, разных образцов после их длительного хранения в атмоделенных расстоянием в 100-200 µm, мы предполагаем, сферных условиях. Мы не проводили детальных исслечто рост ямок начинается главным образом в изначально дований этого явления, и механизм его пока неясен.

дефектных местах поверхности графита. Существенная В качестве одной из гипотез можно предположить, что роль дефектов в процессе эрозии поверхности графита при атмосферных условиях существуют какие-то каталинаблюдалась в работе [13], в которой изучалось дейтические механизмы высвобождения абсорбированного ствие высоких температур на поверхность графита при водорода, не требующие таких больших энергетических атмосферных условиях, а также в работе [14], где при затрат, как при термодесорбции водорода в условиях комнатной температуре исследовалось взаимодействие высокого вакуума.

кислорода с поверхностью графита при ультрафиолетовом облучении. Авторы работы [14] считают, что только Заключение атомарный кислород или озон способен вызывать эрозию и она начинает развиваться на местах первоначально Исследование взаимодействия атомарного водорода с существующих дефектов поверхности. В качестве дефекповерхностью графита АСМ и СТМ методами выявило тов поверхности могут выступать, например, атомные существенные изменения морфологии экспонированных вакансии или ступени. Там, где одна или несколько поверхностей. Исходно атомарно гладкие, они становятсвязей углерода оборваны, водород легче вступает в ся холмистыми после экспозиции в атомарном водороде, химическую реакцию и образуют летучие углеродородные соединения; атомы углерода верхнего слоя удаляют- что связано с проникновением водорода в приповерхностные слои графита в процессе сорбции. Атомы водося и формируются ямки. Неоднородное распределение рода, проникая под поверхность графита, по-видимому, дефектов вдоль поверхности неудивительно; известно, рекомбинируют в молекулы, создающие избыточное дачто плотность дефектов после удаления с помощью вление, приводящее к ”вспучиванию” поверхности, колипкой ленты верхних слоев графита меняется от места к месту на несколько порядков [13]. Дефектную природу торое является обратимым и пропадает после удаления зарождения и развития эрозии в нашем случае косвенно водорода из графита. Одновременно на поверхности подтверждает также то, что концентрация ямок резко наблюдается возникновение ямок травления, связанное с возрастает вблизи ступеней (рис. 8). Нельзя исклю- десорбцией части водорода в составе углеводородных сочать возможность и спонтанного образования дефекта единений. Разрастание ямок по поверхности и появление Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. 138 З. Вакар, Е.А. Денисов, Т.Н. Компаниец, И.В. Макаренко, В.А. Марущак, А.Н. Титков новых по мере увеличения экспозиции или повторении циклов сорбции–десорбции обусловливает эффективный механизм эрозии графита в атомарном водороде.

Список литературы [1] Chu X., Schmidt L.D., Chen S.G. et al. // J. of Catalysis. 1993.

Vol. 140. P. 543–556.

[2] Phillips V., Vietzke E., Erdweg M. et al. // J. Nucl. Mater.

1987. Vol. 145–147. P. 292–296.

[3] Denisov E., Kompaniets T., Kurdyumov A. et al. // J. Nucl.

Mater. 1996. Vol. 233–237. P. 1218–1222.

[4] Haasz A.A., Davis J.V., Auciello O. et al. // J. Nucl. Mater.

1987. Vol. 145–147. P. 412–416.

[5] Causey R.A. // J. Nucl. Mater. 1989. Vol. 162–164. P. 151–161.

[6] Tanabe T., Watanabe Y. // J. Nucl. Mater. 1991. Vol. 179–181.

P. 231–234.

[7] Balooch M., Olander D.R. // J. Chem. Phys. 1975. Vol. 63.

P. 4772–4786.

[8] Денисов Е.А., Компаниец Т.Н. // ЖТФ. 2001. Т. 71. Вып. 2.

С. 111–116.

[9] Гринлер Р. // Новое в исследовании поверхности твердого тела. М.: Мир, 1977. Вып. 2. С. 136–165.

[10] Беляков Ю.И., Компаниец Т.Н. // ЖТФ. 1972. Т. 42. Вып. 4.

С. 855–860.

[11] Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. М.: Мир, 1989. С. 354–376.

[12] Болотов Л.Н., Вакар З., Галль Н.Р. и др. // ФТТ. 1998.

Т. 40. Вып. 8. С. 1570–1573.

[13] Chang H., Bard A.J. // J. Am. Chem. Soc. 1991. Vol. 113 (15).

P. 5588–5596.

[14] Ozeki S., Ito T., Uozumi K. et al. // Jap. J. Appl. Phys. 1996.

Vol. 35. P. 3772–3774.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.