История ИОФ РАН

Академик А.М. Прохоров

К 100-летию А.М.Прохорова

Структура института

Сотрудники

Диссертационные советы

Аспирантура

Объявления

Симпозиумы и конференции,
        проводимые ИОФ РАН


Конкурсы ИОФ РАН

Иностранный отдел

Научно-образовательный
        центр ИОФ РАН


Инновационные разработки

Госконтракты

Труды ИОФАН

Начало лазерной эры в СССР

Применение лазеров

Вакансии

Профсоюзный комитет

Фото/видеорепортажи

Досуг

Научные электронные ресурсы

Посмотреть почту

Контакты



Справочные материалы

Госзакупки

    Том 59

Предисловие  3

(скачать PDF )

(скачать цветные вклейки к статьям)

Андрюшечкин Б.В., Ельцов К.Н.
Общие закономерности реакции взаимодействия галогенов с металлами 7

Аннотация:
В статье проведен анализ основных закономерностей протекания реакции взаимодействия галогенов с поверхностью г.ц.к. металлов и даны общие представления о структуре адсорбционных слоев. Представлены данные для реакции на поверхности меди и серебра как наиболее изученных металлов. Показано, что галогенирование проходит в две стадии, сначала на поверхности формируется монослой хемосорбированных атомов галогена, потом начинается рост галогенида металла, приводящий к формированию сплошной пленки на поверхности подложки. Отдельно отмечен случай хлорирования серебра, в котором результаты спектральных исследований были объяснены растворением хлора в объеме подложки. Показано, что использование дифракции медленных электронов для идентификации несоразмерных структур, наблюдаемых на стадии образования монослоя, и структуры пленки галогенида металла оказывается неэффективным. Для изучения несоразмерных поверхностных решеток и процессов зародышеобразования галогенидной фазы предложено использование микроскопии высокого разрешения и методов определения локальной структуры поверхности.

(скачать PDF)

Андрюшечкин Б.В., Ельцов К.Н., Климов А.Н.
Экспериментальная техника, методы и методика работы с галогенами на поверхности металлов 23

Аннотация:
В работе описан общий подход к исследованию поверхностных химических реакций, основанный на одновременном использовании большой совокупности спектральных и структурных методов анализа поверхности. Обсуждаются особенности работы с галогенами, связанные с напуском активных газов в сверхвысокий вакуум, измерением давления газа в потоке и выбором методов анализа поверхности. Обоснован выбор электронной оже-спектроскопии с факторным анализом спектров для определения химического состояния поверхности и описана процедура математической обработки получаемых данных. Достаточно полно представлено описание физических основ рентгеновской фотоэлектронной дифракции, спектроскопии протяженной тонкой структуры в ионизационных потерях электронов и сканирующей туннельной микроскопии. На примере чистой поверхности монокристалла меди объяснены основные шаги математической обработки спектров тонкой протяженной структуры и картин дифракции фотоэлектронов.

(скачать PDF)

Ельцов К.Н., Климов А.Н., Косяков А.Н., Объедков О.В., Шевлюга В.М., Юров В.Ю.
Сверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп GPI-300 45 45
Аннотация:
Дано описание конструкции сверхвысоковакуумного сканирующего туннельного микроскопа GPI-300, предназначенного для изучения поверхностных процессов in vivo , и представлены основные характеристики прибора. Микроскоп разработан в ИОФАНе и в настоящее время производится серийно в ЗАО НПФ "Сигма Скан" ( http://sigmascan.gpi.ru) . Рассмотрены основные принципы работы с микроскопом, включая описание технологии подготовки игл, калибровки сканера микроскопа, процедуры компенсации дрейфа и восстановления истинного изображения поверхности. Отдельно описана реализация метода сканирующей туннельной спектроскопии с аппаратным дифференцированием вольтамперных характеристик туннельного промежутка. Достаточно подробно представлены цифровая система управления микроскопом и программное обеспечение, предназначенное для управления прибором и обработки данных.
(скачать PDF)

Андрюшечкин Б.В., Ельцов К.Н., Шевлюга В.М.
Химическое состояние и морфология поверхности Ag(111) в реакции хлорирования 64

Аннотация:
Представлены результаты комплексного исследования процесса хлорирования Ag (111) с нетипичным для системы галоген/металл поведением, которое интерпретировано другими авторами как процесс растворения хлора в объеме подложки. В настоящей работе установлено определяющее влияние первичного электронного пучка на топографию хлорированной поверхности серебра при использовании метода электронной оже-спектроскопии. Воздействие электронного пучка с плотностью тока 1 - 5 мА/см2 при температурах подложки 300 - 500╟ К приводило к образованию гигантских островков AgCl размером до 0.5 мкм за время записи одного оже-спектра, 30-60 с. Изучены закономерности указанного явления. Показано, что при щадящем режиме записи оже-спектров поведение системы не отличается от поведения других систем галоген/металл: при нагревании сплошной пленки AgCl происходит ее разрыв с образованием островков, которые затем незначительно агломерируются. Изображения хлорированной поверхности серебра, полученные на сканирующем туннельном микроскопе, представляют собой островки хлорида серебра, окруженные рвами. Установлено, что поверхность, не занятая островками хлорида серебра, включая рвы, покрыта монослоем хемосорбированного хлора. Идентифицированные продукты термодесорбции хлорированной поверхности серебра представляют собой тримеры Ag3Cl3 для пленки хлорида серебра и молекулы AgCl для хемосорбированного хлора.

(скачать PDF)

Андрюшечкин Б.В., Ельцов К.Н., Шевлюга В.М., Юров В.Ю.
Атомная структура монослоя хемосорбированного хлора на поверхности Ag(111) 84

Аннотация:
Методами сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и дифракции медленных электронов изучена атомная структура насыщенного монослоя хлора, хемосорбированного на поверхности Ag (111) путем адсорбции Cl2 при комнатной температуре. Впервые в условиях сверхвысокого вакуума получены атомно-разрешенные СТМ-изображения хлорированной поверхности Ag (111). На основе анализа фурье-образов СТМ-изображений структура поверхностной решетки монослоя хлора была идентифицирована как Ag(111)-(17x17)-Cl. Обнаруженная атомная решетка монослоя остается неизменной вплоть до экспозиции Cl2 , равной 105Л, и сосуществует с островками AgCl на поверхности Ag (111).

(скачать PDF)

Андрюшечкин Б.В., Ельцов К.Н., Шевлюга В.М., Барди У., Атрей А.
Локальная структура тонких пленок AgCl на поверхности серебра 93

Аннотация:
В работе представлены новые структурные результаты, ставящие под сомнение общепризнанную точку зрения на роль продуктов хлорирования серебра в каталитической реакции эпоксидирования этилена. Установлено, что хотя зародышеобразование AgCl на поверхности Ag (111) в основном происходит на краях атомных ступеней, низкотемпературная реакция может начинаться на атомных плоскостях. На атомно-разрешенных изображениях поверхности зародышей хлорида серебра, полученных в сканирующем туннельном микроскопе, обнаружены особенности атомного размера, отнесенные к атомам и атомным кластерам серебра. Высказано предположение, что именно формирование указанных атомных кластеров серебра объясняет высокую активность хлорированной поверхности в реакции эпоксидирования этилена. Измеренные межатомные расстояния в тонких пленках AgCl с высокой точностью равны соответствующим расстояниям в объемном материале. Картины фотоэлектронной дифракции, полученные при хлорировании Ag (100), объясняются форми-рованием доменов AgCl (111), развернутых на поверхности на 90 ╟ друг относительно друга.

(скачать PDF )

Андрюшечкин Б.В., Ельцов К.Н.
Химические и структурные превращения поверхности меди в реакции хлорирования 106

Аннотация:
Представлен анализ экспериментальных данных, полученных для процессов хлорирования Cu(111) и Cu(100) с использованием широкого набора методов физики поверхности, включая сканирующую туннельную микроскопию, фотоэлектронную дифракцию и интерференцию электронов. Основной акцент в структурных исследованиях домонослойной стадии реакции был сделан для процесса формирования несоразмерных решеток на грани (111). Впервые показано, что наблюдаемые в картинах дифракции электронов структуры (nV-3 x nV-3)R30╟ -Cl представляют собой одноосно-сжатые неоднородные решетки, состоящие из доменов со структурой (V-3 x V-3)R30╟ -Cl, которые разделены сверхплотными линейными доменными стенками. Результаты исследования локальной структуры тонких пленок CuCl позволили определить места зародышеобразования, кристаллографические направления роста пленок и их ориентации относительно базовых направлений на подложке. Обнаружен новый механизм зародышеобразования галогенидной фазы в местах пересечения доменных стенок в одноосно-сжатом монослое хемосорбированного слоя галогена на грани (111) г.ц.к. металлов. Установлено, что рост хлорида меди на поверхности Cu(100) происходит в виде четырех доменов с ориентацией (111), развернутых друг относительно друга на 90 ╟ .

(скачать PDF)

Андрюшечкин Б.В., Ельцов К.Н., Шевлюга В.М.
Формирование монослоя йода и зародышеобразование CuI на поверхности Сu (111) при адсорбции I2 134

Аннотация:
В статье представлены результаты исследования поверхности Cu(111) при воздействии молекулярного йода в условиях сверхвысокого вакуума. Процессы адсорбции и десорбции йода, атомная структура поверхности на каждой стадии реакции были изучены методами электронной оже-спектроскопии, термодесорбционной масс-спектрометрии, дифракции медленных электронов и сканирующей туннельной микроскопии. Установлено, что на стадии формирования монослоя адсорбция йода на поверхность Cu(111) приводит к возникновению одноосно-сжатой решетки, состоящей из атомов хемосорбированного йода. Структура насыщенного монослойного покрытия йода описывается моделью линейных сверхплотных доменных стенок, причем межатомные расстояния внутри стенок оказываются меньше диаметра Ван-дер-Ваальса для атома йода. На стадии роста пленки галогенида меди СТМ-изображения показали формирование двумерной пленки с гексагональной атомной структурой поверхности. Обнаружено, что атомная структура поверхности йодида меди с межатомным расстоянием 4.3 A модулирована квазипериодической гексагональной сверхструктурой, представляющей собой картину муара с периодом 30-60 A. На основании экспериментальных данных, а также компьютерного моделирования установлено наличие интерфейсного моно-слоя с электронной и пространственной структурой, близкой к структуре насыщенного монослоя хемосорбированного йода, наблюдаемого в отсутствии пленки галогенида меди. Установлено, что следующий за интерфейсом слой CuI имеет идеальную гексагональную структуру и развернут на угол 1.5-3╟ относительно [112]-направления поверхности подложки.

(скачать PDF)

Андрюшечкин Б.В., Ельцов К.Н., Шевлюга В.М.
Структурные превращения поверхности Cu (100) при воздействии молекулярного йода 157

Аннотация:
Методами электронной оже-спектроскопии, дифракции медленных электронов (ДМЭ) сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) в условиях сверхвысокого вакуума изучены адсорбция молекулярного йода и атомная структура йодированной поверхности Cu(100). Установлено, что слой хемосорбированного йода претерпевает ряд фазовых превращений в процессе формирования насыщенного монослоя. При степени покрытия Teta = 0.25 образуется простая соразмерная решетка p(2 x 2) с одним атомом йода в элементарной ячейке. Дальнейшая адсорбция йода приводит к разрушению решетки p(2 x 2) и формированию жидкой поверхностной фазы, характеризующейся диффузной картиной ДМЭ и СТМ-изображением без атомной модуляции поверхности. При степени покрытия Teta= 0.33 слой йода кристаллизуется в новую упорядоченнную фазу c(6 x 2). При Teta  > 0.33 обнаружена фаза c(14 x 2), сосуществующая с фазой c(6 x 2). После формирования структуры c(14 x 2) на всей поверхности ( Teta= 0.36) по мере увеличения степени покрытия наблюдается непрерывное одноосное сжатие слоя йода вдоль атомных рядов подложки, в результате которого при Teta= 0.40 образуется структура c(5 x 2), соответствующая насыщенному монослою йода. Точное положение атомов йода над решеткой подложки было определено на каждом этапе структурных превращений. Установлено, что на стадии роста CuI (Teta  >  0.40) островки йодида меди оказываются развернутыми на углы ╠5.8╟, ╠14.4╟ и ╠8╟.6╟ по отношению к направлению <100> подложки. На СТМ-изображениях йодида меди наблюдаются сверхструктуры типа муара, наложенные на атомную гофрировку решетки CuI. СТМ-данные и результаты факторного анализа оже-спектров позволили однозначно установить, что наблюдаемые картины муара определяются взаимодействием решетки CuI и подлежащим слоем йода, сохраняющим атомную и электронную структуру насыщенного монослоя йода.

(скачать PDF)