Шаруваті кристали рідкоземельних матеріалів
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Міністерство освіти і науки України
Чернівецький національний університет
імені Юрія Федьковича
Кафедра електроніки і енергетики
ДИПЛОМНА РОБОТА
Шаруваті кристали рідкоземельних матеріалів
Чернівці
2006
Анотація
В роботі досліджувались процеси інтеркаляції водню матеріалів із розвинутою внутрішньою поверхнею (InSe; GaSe). Показано, що в процесі інтеркаляції змінюються параметри кристалічної гратки, електричні і фотоелектричні властивості. Ці матеріали є перспективними для накопичення в них водню.
Зміст
Анотація
Вступ
Експериментальні результати та їх обговорення
1. Технологія вирощування шаруватих кристалів А3-В6, придатних до інтеркалюванняя
2. Методика інтеркалювання
3. Впровадження водню в GaSe
4. Впровадження водню з газової фази під тиском
5. Нанокристалічні порошки GaSe і InSe
6. Інтеркаляція воднем нанопорошків
7. Техніка безпеки
Висновки
Література
Вступ
Основною тенденцією в розвитку сучасної техніки є використання функціональних обєктів малих розмірів. Унікальність властивостей таких обєктів (наноструктур) в основному визначаються атомними і електронними процесами, які протікають як в обємі, так і на їх межах і мають уже квантовий характер. Крім цього, наноструктури через малі розміри є достатньо нерівноважними системами.
Одною з основних перешкод для застосування водню в якості універсального й екологічно чистого палива є відсутність ефективних способів його акумулювання. У цей час жоден з існуючих методів зберігання водню - під високим тиском, в адсорбованому стані при знижених температурах, у рідкому стані, у вигляді гідридів металів й інтерметалічних сполук - не задовольняє пропонованим вимогам до акумуляторів водню. Такі вимоги були сформульовані Департаментом енергетики США: у випадку мобільних систем зберігання вміст водню по масі повинен бути не менш 6.5 % (маси.), а по обєму - не менш 63 кг/м. По вимогах Міжнародного енергетичного агентства, акумулятор водню повинен містити не менш 5 % (маси.) Н2 і виділяти його при температурі не вище 373. Тому розробка нових і більше ефективних методів зберігання водню багато в чому визначає подальший прогрес у розвитку водневої технології й енергетики. Акумулювання водню, засноване на оборотній сорбції водню, є одним з найбільш перспективних і широко досліджуваних способів рішення позначеної проблеми. Найчастіше як сорбенти розглядаються гідридоутворюючі метали й інтерметалічні сполуки й приготовлені різними способами сорту активованого вугілля. В останні роки для використання як воднево-акумулюючих матриць більші надії покладають на фулерени, вуглецеві нановолокна й нанотрубки.
В звязку з цим в даний час відбувається як інтенсивний розвиток теорії явищ в малих обєктах, так і розробка нових методів їх одержання, а також фізичних і хімічних методів дослідження. Поверхні наноструктури з їх особливими властивостями відіграють значну роль в таких обєктах як високодисперсні системи - адсорбенти і каталізатори, наповнювачі композиційних матеріалів, плівкові і мембранні системи. Інтерес до наноструктур значно зріс у звязку з перспективами їх широкого використання в мікро- опто- і акустоелектроніці. Виділився новий напрямок електроніки - наноелектроніка, яка використовує в роботі приладів низькорозмірні структури з квантовими ефектами. Крім цього, важливим напрямком є інтеркаляція нанорозмірних обєктів воднем.
Експериментальні результати та їх обговорення
1. Технологія вирощування шаруватих кристалів А3В6, придатних до інтеркалювання
Важливим критерієм кристалічних матриць, здатних до інтеркалю- вання, є відсутність або мінімальна кількість домішкових атомів у ван-дер-ваальсових щілинах. Тому, технологічні параметри синтезу вибираються таким чином, щоб в першу чергу, забезпечити досконалість системи "гостьо- вих позицій".
В технології вирощування шаруватих монокристалів необхідно враховувати широке коло факторів, що визначають кінцевий стан кристалу: чистоту вихідних компонентів; режими синтезу; степінь очистки в процесі росту; температурний градієнт на границі кристал-розплав; стабілізацію температури; швидкість опускання ампули, та ін. В якості вихідних компонент для синтезу шаруватих кристалів GaSе використовувались селен ОСЧ - 22 - 4 і галій ГЛ-000. Контейнерами для синтезу та вирощування монокристалів служили кварцові ампули. Перед завантаженням вихідних компонентів ампули оброблялися слідуючим чином: травлення кислотою на протязі однієї години, 6-7 кратне промивання бідистильованою водою з подальшим пропарюванням і сушкою у вакуумі. Після висушування ампули графітувалися. В подальшому вони завантажувались вихідними речовинами. Кількість компонентів, використовуваних для синтезу, відповідала стехіометричному складу. Вага завантажуваних речовин не перевищувала 50 грамів, а величина вільного обєму ампул після підпанки підбиралась мінімальною. Ампули вакуумувались до залишкового тиску порядку 10-6 мм рт. ст. і відпаювались. Синтез GаSе проводили в печі типу СУОЛ з використанням вібраційного перемішування розплаву як під час нагрівання, так і під час охолодження. При нагріва?/p>