 |
|||||||||
 |
2020, том 18, выпуск 2 |
|
|||||||
|
|||||||||
Выпуски/2020/том 18 /выпуск 2 |
V. Ye. Panarin, M. Ye. Svavil’nyi, V. O. Moskalyuk
«Synthesis of Monocrystalline Graphite on Ni and Fe Substrates»
321–332 (2020)
PACS numbers: 34.50.Lf, 52.77.Dq, 68.37.Hk, 68.55.Nq, 68.65.Pq, 81.15.Gh, 82.80.Yc
На модернизированной установке ионно-плазменного напыления с дуговым распылением катода синтезированы углеродные наноструктуры на микрокаплях, которые осаждались на пластинки SiO\(_2\), кварца, поликора, нитрида титана. Проведено исследование структур, которые сформировались на поверхности микрокапель Fe и Ni, полученных из вакуумной дуги путём распыления металлического катода. Эти структуры являются разного размера правильной формы фасетированными многогранниками, которые представляют собой монокристаллы или поликристаллы графита. Первичными плоскостями зародышей монографита являются кристаллические плоскости закристаллизовавшихся микрокапель. Межатомные расстояния на этих плоскостях очень близки к расстояниям между атомами в графене. Форма монокристаллов графита сначала повторяет форму плоскостей кристаллов микрокапли, а потом образует свою собственную структуру в соответствии с реализацией минимальной свободной энергии каждого последующего синтезированного графенового слоя. Проведён анализ размера, формы и степени перегрева микрокапель металла, которые конденсировались на подложке при различных условиях. Проведено исследование элементного состава в точках с ярко выраженными признаками кристаллизации и в точках с наличествующим аморфным углеродом. Установлено, что для образования кристаллического графита необходимо присутствие плазменного компонента рабочего газа-прекурсора. Обсуждается механизм образования кристаллических структур графита на поверхности исследованных микрокапель. Углеродные нанотрубки на таких микрокаплях, как правило, не образуются, в отличие от каталитических центров, которые формируются специально из тонкой плёнки катализатора, получаемого путём напыления на пластинки.
Keywords: CVD synthesis, carbon nanostructures, microdroplets, arc sputtering, plasma, catalyst
References
1. Ya. A. Ugai, Vvedeniye v Khimiyu Poluprovodnikov [Introduction to Semiconductors Chemistry] (Moscow: Visshaya Shkola: 1965) (in Russian).
2. Ye. P. Sheshin, Struktura Poverkhnosti i Avtoemissionnyye Svoistva Materialov [Surface Structure and Field Emission Properties of Materials] (Moscow: Izdatelstvo MFTI: 2001) (in Russian).
3. Yu. B. Vladimirskii, N. I. Gundorova, A. V. Demin, M. T. Kogan, N. A. Kozhevnikova, V. G. Nagornyi, and I. F. Nikolskaya, Issledovaniya Struktury Monokristallov Grafita [Studies of the structure of graphite single crystals]. In: Konstrukzionnyye Materialy na Osnove Ugleroda (Moscow: Metallurgiya: 1975,) p. 89 (in Russian).
4. O. A. Aleksandrova, N. I. Alekseyev, A. N. Alyoshin, S. Yu. Dadydov, L. B. Matyushkin, and V. A. Moshnikov, Nanochastitsy, Nanosistemy i Ikh Primeneniye [Nanoparticles, Nanosystems and Their Application]. Part II (Ufa: Aehterna: 2016) (in Russian).
5. I. I. Aksyonov, A. A. Andreev, V. A. Belous, V. Ye. Strelnitskii, and V. V. Khoroshikh, Vakuumnaya Duga [Vacuum Arc] (Kiev: Naukova Dumka: 2012) (in Russian).
6. M. Ye. Svavil’nyi, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 38, No. 2: 247 (2016) (in Russian); doi:10.15407/mfint.38.02.0247.
7. V. Ye. Panarin, N. Ye. Svavilnyi, and A. I. Khominich, Journal of Materials Research and Technology, 6, Iss. 3: 284 (2017); https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2017.04.004.
8. V. Ye. Panarin, M. Ye. Svavil’nyi, M. A. Skoryk, A. I. Khominich, T. O. Prikhna, and A. P. Shapovalov, Journal of Superhard Materials, 40, No. 4: 267 (2018); https://doi.org/10.3103/S1063457618040068.
 Все статьи доступны по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная ©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины. Электронная почта: tatar@imp.kiev.ua Телефоны и адрес редакции О сборнике Пользовательское соглашение |