Механизм роста кристаллитов фуллерита в пленках Sn – C60

а б

Рис.1. АСМ-изображение поверхности свежеприготовленных пленок:

а - фуллерита; б - олова.

Рис. 2. Рентгенограмма свежеприготовленных пленок C60 (d = 300 нм) – Sn (d = 200 нм).

Образцы хранились в эксикаторах при комнатной температуре, раз в месяц проводились контрольные исследования структуры пленок. Через 12 месяцев на поверхности олова с толщиной 50 нм появились образования в виде тонких пластинок, достигающие в длину 3 мкм (рис.3а). Еще через месяц обнаружены кристаллы, проросшие через эти пластинки, как показано на рис.3б. На поверхности пленок с толщиной олова 100 и 200 нм кристаллы в виде болтов появились через 18 и 22 месяца после получения образцов соответственно, на поверхности Sn с толщиной 300 нм кристаллы не обнаружены. Методом рентгеноспектрального микроанализа установлено, что кристаллы состоят из углерода.

Как известно, причиной роста нитевидных кристаллов являются сжимающие напряжения. При хранении на воздухе происходит частичное окисление поверхностных слоев. Проникновение атомов кислорода в решетку фуллерита или олова приводит к расширению решетки, которое ограничено окружающей матрицей. В системе накапливаются сжимающие напряжения, которые являются источником энергии роста кристаллов. Время накопления энергии, необходимой для образования зародыша кристалла, и является инкубационным периодом.

При увеличении толщины верхнего слоя олова это время увеличивается, и для пленок олова толщиной 300 нм, хранившихся 30 месяцев на воздухе, выхода кристаллитов фуллерита на поверхность не обнаружено.

Рост кристаллитов фуллерита происходит по диффузионно-дислокационному механизму [3], который предполагает медленное зарождение основы кристалла, происходящее, вероятнее всего, в результате выхода дислокации на поверхность и закреплении ее на дефектах; закручивание дислокации, образование на торце кристалла незарастающей ступеньки, обеспечивающей непрерывный, почти безбарьерный рост кристалла.

В диффузионной области находится обедненная фуллеренами зона, что является причиной роста не одиночных кристаллов, а целых "кустарников".

Возникающий градиент концентрации является движущей силой массопереноса С60.

а б

в г

Рис.3. РЭМ-изображение пленок Sn - C60 с разной толщиной Sn после хранения на воздухе:

а - dSn = 50 нм, 12 месяцев; б - dSn = 50 нм, 13 месяцев;

в - dSn = 100 нм, 18 месяцев; г - dSn = 200 нм, 22 месяца.

В процессе исследований по дистанционному воздействию вращающихся объектов на показания полупроводниковой гамма - спектрометрии было обнаружено, что, во-первых, в режиме вращения (относительно статичного режима), показания интенсивности (площадь пика) гамма-излучения уменьшаются; во-вторых, формы гистограмм статистических распределений могут ушириться и стать мультиплетными [1]. Экспериментальные результаты показали то, что вращающиеся системы являются источником поля неэлектромагнитной природы, оказывающие влияние как на скорость собирания зарядов полупроводника, так и на скорость распада атомного ядра [2, 3, 4]. В свою очередь, было обнаружено, что величина эффекта сильно зависит от расстояния регистрирующей системы (р/а источника гамма - квантов и детектора) относительно вращающегося объекта, от скорости и направления вращения.