Реферат- Введение в наноэлектронику. Введение в наноэлектронику. Методы зондовой нанотехнологии. 1 Физические основы зондовой нанотехнологии

• Название: Методы зондовой нанотехнологии. 1 Физические основы зондовой нанотехнологии
• Анкор: Реферат- Введение в наноэлектронику
• Дата: 18.11.2022
• Размер: 3.55 Mb.
• Имя файла: Введение в наноэлектронику.rtf
• Тип: Документы; #796308
• страница: 6 из 15

2.5 Радиоспектроскопия

Радиоспектроскопия представляет собой метод исследования резонансных спектров поглощения различных веществ в диапазоне радиоволн с целью получения информации о внутренней структуре твердых, жидких и газообразных тел, а также качественного и количественного химического анализа, определения структуры примесей и дефектов.

В методе радиоспектроскопии для получения спектров исследуемое вещество помещают в объемный резонатор и подвергают воздействию соответствующей компоненты электромагнитного поля.

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) - метод радиоскопического исследования парамагнитного вещества, парамагнетизм которого обусловлен спинами электронов, на основе явления резонансного поглощения излучения радиочастотного диапазона ( Гц). Источником возникновения магнитного момента служит неспаренный спин или отличный от нуля суммарный спин электронов. В постоянном магнитном поле возникает система магнитных подуровней, между которыми возможны переходы с известными интервалами энергий. При выполнении условия (10) для одного электрона наступает резонанс.
,
где - фактор спектроскопического расщепления;

- магнетон Бора, ;

- магнитное постоянное поле, Э.

С помощью методики ЭПР возможно наблюдение сверхтонкого расщепление спектра за счет взаимодействия спина электрона со спином ядра. ЭПР используется для изучения поверхности твердых тел, фазовых переходов, неупорядоченных систем, структурных дефектов, межслойных образований, процессов рекомбинации.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) - метод радиоскопического исследования вещества при резонансном поглощении электромагнитной энергии, обусловленном ядерным парамагнетизмом.

ЯМР наблюдается в сильном магнитном поле при одновременном воздействии на образец слабого перпендикулярного радиочастотного магнитного поля . При взаимодействии постоянного магнитного поля с магнитным моментом ядра возникает прецессия ядра с резонансной частотой. Резонанс обнаруживается поглощением электромагнитной энергии и возникновением ЭДС в катушке, окружающей образец.

Методы ЯМР используются для изучения структуры и состава химических соединений, при исследовании динамики и механизмов химических реакций.

Ядерный квадрупольный резонанс (ЯКР) - метод радиоскопического исследования вещества при резонансном поглощении электромагнитной энергии атомными ядрами, уровни которых расщеплены вследствие взаимодействия электрического квадрупольного момента ядра с градиентами электрического поля внутри кристалла.

3. Исследования физической структуры поверхности

.1 Рентгеноструктурный анализ

Рентгеновский структурный анализ представляет собой метод исследования атомного строения вещества по распределению в пространстве интенсивности рассеянного исследуемым образцом рентгеновского излучения.

В основе рентгеноструктурного анализа лежит явление дифракции рентгеновских лучей на трехмерной структуре кристалла. Рассеяние излучения происходит вдоль определенных направлений, определяемых соотношением Вульфа-Брэгга.

В соответствии с теорией, развитой М. Лауэ и У. Брэггом, атомы в узлах кристаллической решетки представляют собой диагональные гармонические осцилляторы, колеблющиеся под действием рентгеновского пучка и когерентно переизлучающие волну рентгеновского излучения. Вторичные волны интерферируют, усиливая интенсивность излучения в одних направлениях и гася его в других. Полученная картина зависит от рассеивающей способности атомов, которая определяется электронной плотностью и пропорциональна атомному номеру элемента.

Существуют разные методы рентгеновского структурного анализа.

Метод Лауэ. На монокристалл падает пучок рентгеновского излучения, отражается от различных кристаллографических плоскостей и регистрируется в детекторе. Анализ лауэграммы позволяет найти расположение различных кристаллографических плоскостей в пространстве и определить положение основных кристаллографических направлений, или осей, элементарной ячейки. Одновременно по лауэграмме судят о степени совершенства кристалла и его дефектах.

Рентгеногониометрические методы. Гониометр - прибор для измерения двугранных углов. Данный прибор позволяет ориентировать образец так, чтобы выполнялись уравнения Лауэ последовательно для всего семейства кристаллографических плоскостей образца. После чего можно определить положение монокристаллов в пространстве и измерить интегральные интенсивности всех дифракционных изображений на заданной длине волны .

Метод Дебая-Шеррера. Данный метод исследования поликристаллов основан на использовании дифракции монохроматического рентгеновского излучения.

Пучок монохроматического рентгеновского излучения падает на поликристаллический образец. Дифрагированное излучение распространяется вдоль образующих соосных конусов, вершины которых локализованы на образце, и регистрируется на рентгеновской пленке.

Измеряя угол Брэгга, заключенный между отражающей плоскостью и дифрагирующим пучком, можно вычислить межплоскостные расстояния в кристаллографической решетке образца. По ширине размытия полос на дебаеграмме можно определить размеры монокристаллических областей в поликристаллическом образце.

Исследования по методу Дебая-Шеррера позволяют изучать фазовый состав наноструктурированных материалов, а также структурные изменения под влиянием старения, термической или механической обработки, кинетику рекристаллизации и т.д.