Часть 1 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И МОРФОЛОГИЯ СИСТЕМ С ПОНИЖЕННОЙ РАЗМЕРНОСТЬЮ

Физические свойства твердотельных конденсированных сред определяются пространственным распределением атомов. Большинство твердых тел имеют кристаллическую структуру с размером кристаллитов микроскопического диапазона. При уменьшении размеров кристаллитов до нанометрового диапазона или формировании аморфной структуры физические свойства твердых тел существенно изменяются вследствие проявления квантовых эффектов. Еще большие изменения физических свойств проявляются в гетерогенных системах, у которых размеры включений составляющих фаз равны нескольким нанометрам.

С учетом вышесказанного рассмотрение пространственного расположения атомов в гетерогенных системах начинается со структуры аморфных твердых тел, а также специальных методов их получения. Завершается данная часть рассмотрением морфологии наногранулиро- ванных композитов металл—диэлектрик.

1.1. Структура аморфных твердых тел

Основными прямыми экспериментальными методами исследования структуры аморфных твердых тел являются дифракция рентгеновских лучей, электронов или нейтронов, а также получивший в последние годы широкое распространение метод ЕХАББ — протяженной тонкой структуры поглощения рентгеновских лучей. Если при рассеянии электронов требуются аморфные металлы и сплавы с толщиной пленки менее 100 нм, то эксперименты по рассеянию нейтронов, напротив, необходимо проводить на образцах большой толщины, чтобы можно было получать доступные для измерений значения интенсивности рассеяния. Для всех указанных методов атомные факторы рассеяния различны, поскольку рассеяние определяется распределением плотности электронов, электрического потенциала или атомных ядер соответственно для дифракции электронов, рентгеновских лучей и нейтронов. В случае рассеяния нейтронов доля неупругого рассеяния может быть особенно большой.

Важными методами изучения структуры аморфных твердых тел являются также электронно-микроскопический анализ и методы малоуглового рассеяния нейтронов и рентгеновских лучей. Исследование аморфных металлических сплавов (АМС) с помощью эффекта Месс- бауэра и ядерного магнитного резонанса позволяют делать заключение о ближнем порядке расположения атомов в изучаемых образцах. При анализе структуры аморфных твердых тел широко используются и другие (косвенные) методы исследования. Например, о структурном состоянии, и в особенности о возникающих в структуре изменениях, можно судить по магнитным, упругим, неупругим, электрическим и другим структурно-чувствительным свойствам изучаемых аморфных твердых тел.

Попытки теоретического описания структуры аморфных твердых тел связаны со значительными трудностями. Если структуру неупорядоченных систем, находящихся в термодинамическом равновесии (например, газа или жидкости), можно описывать, используя функции распределения в одно-, двух-, или многочастичном приближениях, то для теоретического описания структуры неравновесных систем возникают некоторые трудности. В настоящее время о пространственном расположении атомов в аморфных твердых телах судят на основании некоторых структурных моделей, основанных на разумных физических представлениях, либо по данным анализа особенностей расположения атомов в реальных АМС, определенных методом интегрального фурье-преобразования измеренной интенсивности рассеяния рентгеновских лучей (или нейтронов).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >