Исследование с помощью просвечивающей электронной микроскопии поперечных сечений структурных характеристик и особенностей формирования многослойных пленочных наноструктур и приборов, рентгеновских зеркал и композитных структур

Исследование с помощью просвечивающей электронной микроскопии поперечных сечений структурных характеристик и особенностей формирования многослойных пленочных наноструктур и приборов, рентгеновских зеркал и композитных структур на основе многослойных углеродных трубок, декорированных различными материалами

Рис. 1. Изображение в просвечивающем электронном микроскопе (а) фрагмента поперечного сечения многослойного рентгеновского зеркала Mo/Be/Si и (б) профиля интенсивности поперечного сечения, усредненного по 100 линиям, отмеченным на изображении в электронном микроскопе, на котором хорошо видно различие межслоевых границ.

Рис.2. Поперечный срез гибридной структуры нормальный металл- сверхпроводник

Рис.3. Поперечный срез и схема расположения слоев гибридной структуры ферромагнетик- антиферромагнетик Ta/Pt/[Co/Pt]×4/Co/IrMn/Ta

Рис. 4. ПЭМ изображение структуры композиционного материала в виде «бус» пиролитического хрома, нанизанных на МУНТ.

Рис. 5. HRTEM изображения нанотрубки, заполненной γ-Fe, со вставками FFT (быстрого преобразования Фурье), которые показывают межплоскостное расстояние углерода 0,34 нм и кристаллита Fe внутри (межплоскостное расстояние γ-Fe 0,198 нм)

Рис.6. ПЭМ изображения начальных стадий формирования мезокристалла TiC в электронном микроскопе (ПЭМ): (а) стадия первичного зародышеобразования; (b), (c) начало самосборки первичной одиночной ветви TiC и (d) - раннее разветвление с образованием нанодендрита. (d) ВРЭМ вершины ветви TiC, кристаллографическое направление указано стрелкой (е).  Дифракция в выбранной области (SAED) ветви (f), изображенной на (d), подтверждающая высокую степень ориентации собирающихся наночастиц. Рефлексы многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) отмечены овалами на дифракционной картине. Рефлексы кубической фазы TiC обозначены цифрами. Изображения в ПЭМ начала (g) и результата (h) формирования боковых ветвей. (i) Типичная рентгенодифракционная картина полученных образцов.

Кристаллическое строение структур является важнейшей характеристикой, от которой зависят все их свойства: механические, электрические, оптические и.т.д. Исследование структурных особенностей объектов с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) как создаваемых в ИФМ РАН, так и от сторонних заказчиков, позволило напрямую увидеть это влияние. Нами были изучено строение различных наноструктур – тонких металлических и полупроводниковых пленок, многослойных рентгеновских зеркал, магнитных многослойных структур, металлических, полупроводниковых и диэлектрических наночастиц размерами до нескольких нанометров, гибридных структур на основе многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ), декорированных наночастицами различных материалов. В одних случаях эти исследования позволили увидеть какие структурные дефекты мешают получать наноструктуры с требуемыми свойствами и оптимизировать технологические условия их изготовления (например, многослойные зеркала и магнитные наноструктуры).  В других, например, при изучении структуры композитных структур на основе углеродных нанотрубок обнаружить новые виды их строения (скелетные кристаллы), исследовать механизмы их образования. Выше на приведенных рисунках даны некоторые примеры изображений, полученных в ходе ПЭМ исследований.