Электронная микроскопия в исследовании различных этапов получения металлических наноструктур
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
московский государственный институт электроники и
МАТЕМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Факультет Электроники
Кафедра Материаловедение электронной техники
Электронная микроскопия в исследовании различных этапов получения металлических наноструктур.
Студент: Мильграм А.А.
Руководитель работы:
Загорский Д.Л.
МОСКВА 2012 г.
Cодержание
Введение
Глава I. Литературный обзор
. Трековые мембраны (ТМ) и их свойства
.1 Определение ТМ
.2 Получение ТМ
.3 Применение ТМ
. Наноразмерные материалы
.1 Наноструктуры
.2 Нанопроволоки и нанотрубки
.3 Способы получения наноструктур
. Матричный синтез (МС)
. Микроскопия
.1 Растровая электронная микроскопия
.2 Устройство микроскопа и принцип его работы
.3 Контраст электронного изображения
.4 Разрешение и увеличение микроскопа
. Эффект Мессбауэра
Глава II. Методика исследований
.Получение наноструктур из ферромагнитных материалов
.Получение медных нанопроволок
.Гальваническое осаждение
.Получение железных наноструктур
.Проблематика осаждения железа
Глава III. Экспериментальная часть
.Электронная микроскопия металлических реплик
Список литературы
Введение
В настоящее время нанотехнологии являются одним из ведущих направлений научно-технического прогресса. Помимо достижения совершенства в технологии изготовления наноструктурных материалов, нанотехнология как наука ставит перед собой задачу исследования новых свойств и параметров наноструктур, нахождении принципиально новых возможностей применения наноструктур.
Научная сторона в исследовании наноразмерных систем позволяет использовать самый широкий спектр технологий при изучении свойств наноматериалов, таких как масс-спектрометрия, атомная силовая микроскопия при исследовании поверхности, сканирующая электронная микроскопия и др.
В данном дипломе для получения наноструктур применяется метод шаблонного (матричного) синтеза, как метод для изучения объектов, при котором поры в заранее изготовленной матрице (шаблоне) заполняются требуемым веществом. В качестве такой матрицы-шаблона будут использоваться трековые матрицы (ТМ), поры в которых гальванически заполняются требуемым металлом. Преимуществом такого метода является то, что полученные объекты в точности повторяют форму исходных пор в мембране и практически идентичны по высоте и диаметру, а так же то, что этот метод относительно прост и недорог.
Данная работа была направлена на использование матриц с цилиндрическими порами для их последующего заполнения металлом (медью или железом) с целью образования ансамбля наноструктур и изучения их структуры и свойств (в частности магнитных параметров). Основными методами в работе были гальванический рост металла в элекролитической ячейке, электронная микроскопия и эффект Мессбауэра.
Конкретными задачами, стоявшими в работе были:
) На примере промышленных трековых мембран задать оптимальные условия осаждения различных металлов в поры малого размера.
) Изучение процесса гальванического заполнения пор (цилиндрических) различными металлами - Cu, Fe
) Вывод зависимостей
) Аттестация полученных металлических реплик методом сканирующей микроскопии;
) Изучение магнитных свойств.
) Получение гамма-резонансных спектров реплик из железа (Мессбауэрская спектроскопия).
Глава I. Литературный обзор
. Трековые мембраны (ТМ) и их свойства
.1 Определение ТМ
При прохождении тяжелых ионов инертных газов сквозь твердое вещество, в последнем образуются их следы (треки), которые после обработки соответствующими растворителями превращаются в узкие поры. Подобрав подходящий материал - полимерную пленку, подвергнув ее облучению и выдержав в растворителе до тех пор, пока в ней не образуются сквозные отверстия, получают пористую мембрану [1] .
Наиболее полезное свойство данных треков, это избирательность их травления, что позволяет пут?м специальной химической обработки получать в материале каналы (поры) нужного диаметра и делает возможным изучение этих каналов в оптическом микроскопе. Могут быть получены поры с большим аспектным отношением (т.е. отношением длинны трека к его диаметру), достигающим значения 10000 - для полимеров и 100000 - для слюды [2] .
Одним из применений травленных ионных треков в полимерных пленках является изготовление высококачественных фильтров с калиброванными порами, так называемые трековые мембраны.
Трековые мембраны (ТМ) - полупроницаемые пористые мембраны, макроструктура которых формируется облучением непористых материалов ускоренными ионами с последующей физико-химической обработкой зон, поврежденных при облучении [3] .
Пористость трековых мембран зависит от времени облучения и от времени травления; однако она не должна быть слишком большой, иначе образующиеся поры из-за совпадения двух или нескольких треков будут перекрываться (Рис 1.). Кроме того, мембрана становится менее прочной и с ней труднее обращаться. Поэтому для трековых мембран суммарная площадь сечения полученных пор составляет максимум несколько процентов общей площади пленки.
Полимерные трековые мембраны являются уникальным видом фильтров, так ка?/p>