Технологія синтезу нанодротів
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
овної конденсації рівняння дифузії адатомов до ступенів запишеться у вигляді
(2.1)
де c(x, t) концентрация адатомов на підкладці; D коефіцієнт поверхневої дифузії; Nd поверхнева щільність дефектів на підкладці; N0 щільність місць адсорбції; ? число захоплення адатомів активним центром, яке визначається кількістю місць адсорбції, занятих куполоподібним острівцем, з врахуванням місць адсорбції в самій зоні захоплення.
Коефіцієнт дифузії визначається стандартним виразом
(2.2)
де Ed енергія активації дифузії; ? ймовірність того, що нове місце адсорбції дифундуючого атома вільне. Так як число місць адсорбції значно превищує число атомів на підкладці, можна прийняти ? = 1.
Початкові і кінцеві умови для рівняння (1) наступні: c(x, 0) = 0 (в початковий момент часу концентрація конденсованих атомів на підкладці рівна нулю); c(0, t) = c(L, t) = 0 (концентрація адатомів на ступенях рівна нулю протягом всього часу конденсації).
Розвязок рівняння (2.1) має вигляд
(2.3)
де L відстань між ступенями.
Час формування нанодроту tk розраховується шляхом прирівнювання обєму напівсферичного зародкаа на ступені в момент, коли він торкнеться з сосідами, і сумарного обєму атомів, які його формують,
(2.4)
Тут rz step радіус зародка на ступені, a період градки підкладки, Q число атомів, досягнувших ступені, Nz step гусина зародків на ступені, y довжина ступені (в разрахунках y = 1).
Число атомів, що досягли ступеня, рівне кількості напилених атомів без урахування захоплених дефектами і вільних адатомов на підкладці
(2.5)
де S площа підкладки, S = Ly.
З рівняння (2.4) з обліком (2.5) знаходимо час формування нанодроту з острівців півсферичної форми
(2.6)
Розмір зародка на підкладці rzs у момент tk знаходиться із співвідношення
(2.7)
де Qs число атомів, продифундувавших до центрів зародження. Очевидно
(2.8)
Тому
(2.9)
Ступінь заповнення підкладки між ступенями Z визначається по формулі
(2.10)
У роботі використовуються наступні значення величин: Nd приймається рівній рівноважній густиніі вакансій (? 5 1010 cm-2 ); ? = 103 s-1; L = 2.5 106cm). Величина ? визначається як середнє арифметичне між мінімальним значенням (?50) і максимальним, яке оцінюється за середнім розміром острівця на момент часу tk [13].
Висновки
1. В дані роботі зроблено спробу в розумінні наносвіту і його законів. Було опрацьовано 13 літературних джерел на тему одержання нанодротів.
2. Розглянуто вісім методів синтезу нанодротів. Зроблено порівняльну характеристику цих методів. Найбільш широко використовується у промисловості VLS (пара-рідина-тверде тіло) метод. Перевагою даного методу є доступність сировини (кремнію) та простота конструкції установки вирощування. Недолікам є важка очистка матеріалів. Це можна обійти в методі синтезу за допомогою шаблонів. Але поряд з тим в даному методі важко конторолювати сам процес росту нанодротів. Це усувається у електрохімічному методі. Ріст нанодротів в даному методі є, як правило, контрольованим у напрямку нормалі до поверхні підкладки. Мінусом електрохімічного методу є невелика заповненість пор у шаблоні. Ще одним перспективним методом є нанесення з парової фази. Даним методом можна добувати високо чисні нанодроти і строго заданої форми. До мінусів можна віднести молу кількість речовин, які можуть бути використані у синтезі нанодротів.
3. Розглянуто фізичні основи нанодротів та перспективи їх використанню.
Список використаної літератури
- Ли В.Н., Кондратьев А.И., Титов В.А.,. Игнатенко И.В., ХимухинС.Н Неразрушающий контроль состояния контактного провода // Известия вузов. Приборостроение. 2007. Т.50, № 9. С. 61-64
- Верхотуров А.Д., Ершова Т.Б., Бару Л.Л., Дворник М.И. Минералогическое материаловедение основа получения функциональных материалов из минерального, техногенного и вторичного сырья. // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2008. Т.12, №5. С. 91-97.
- Заводинский В. Г. Квантово-механическое исследование упругих свойств наночастиц и процессов их агломерации. // Российские нанотехнологии. 2008. Т.2, № 11-12. С. 58-62.
- Верхотуров А.Д., Шпилёв А.М., Коневцов Л.А. Современное неорганическое материаловедение. // Химическая технология. 2008. Т.19, № 7. С.11-15.
- Верхотуров А.Д., Шпилёв А.М., Коневцов Л.А. Методологические основы становления и развития материалогии и роль технологии комплексной переработки минерального сырья для получения материалов с заданными свойствами. // Горный информационно- аналитического бюллетень. 2007. Отдельный выпуск № ОВ16. С. 212-228.
- Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology, v. 1 (Academic Press, San Diego Tokio, (2000) pp.327-360.
- Сторонський О.В., Міца В.М. Фізика і техологія нанообєктів. Курс лекцій. Частина 1. Ужгород, Ужгородський національний університет, фізичний факультет, 2009 р.
- Алешин А.Н. Квантові точки // ФТТ. - 49, 11.- 2007. С.19 - 21.
- Верхотуров А.Д., Ершова Т.Б., Бару Л.Л., Дворник М.И. Минералогическое материаловедение основа получения функциональных материалов из минерального, техногенного и вторичного сырья. // Известия высших учебных заведение. Горный журнал. 2008. Т.34, №5. С. 91-97.
- Нанотехнологія в найближчому десятилітті, прогноз напряму досліджень. Під редакцією К.Роко, Р.С.Уїльямс і П.Алівісатос, переклад з англ. А.В.Хачояна, Р.А.Андрієвського, М.: Мир, 2002,234с.
- Покропивний В.В., Поперенко Л.В. Фізика наноструктур, К.,2008, 220с.