Статья: ВОЗДЕЙСТВИЕ БЫСТРОГО ДЖОУЛЕВА НАГРЕВА НА СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ ПЛЕНОК, СФОРМИРОВАННЫХ ОСАЖДЕНИЕМ В ПЛАЗМЕ МЕТАНА (2025)

Читать онлайн

Быстрый джоулев нагрев аморфных углеродных пленок, сформированных осаждением в плазме метана, производился электрическим разрядом батареи конденсаторов общей емкостью 180 мФ, заряженных до напряжения от 100 до 300 В. Для исследований привлечены методы спектроскопии комбинационного рассеяния света, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии и вольт-амперных характеристик. В спектрах комбинационного рассеяния света образцов после джоулева нагрева отчетливо проявляются G-, 2D- и D-пики, характерные для графеновых структур с sp2-гибридизированными связями. Анализ спектров показал, что отношение интенсивностей 2D- и G-пиков и D- и G-пиков свидетельствует о высоком качестве формируемых чешуек плоских структур турбостратного графена. Наиболее эффективным, с точки зрения формирования однослойных графенов, оказался джоулев, проведенный в результате протекания через углеродную пленку тока разряда конденсаторов, заряженных до напряжения U=160 В. Методами электронной микроскопии установлено, что быстрый термический нагрев при электрическом разряде приводит к значительной трансформации состояния атомарно-гладкой поверхности аморфной углеродной пленки. В результате на поверхности образуются сферические частицы размерами около 1 мкм, которые имеют зернистую структуру с размерами зерен около 100 нм. С другой стороны, сферические частицы собираются в агломерации размерами до нескольких единиц микрометров. Элементный анализ, проведенный методом энергодисперсионной спектроскопии, помимо углерода, показал высокое содержание кислорода в сферических частицах. Наиболее вероятной причиной данного явления может являться поглощение кислорода сформированными графеновыми чешуйками. Исследования смачиваемости поверхности образцов до и после джоулева нагрева показали повышение гидрофобности. Причиной возникновения водоотталкивающих свойств может являться «эффект лотоса», вызванный формированием сферических частиц размерами до 1 мкм и их более крупных конгломератов на поверхности пленки. Обнаружено кардинальное уменьшение электрического сопротивления исходной аморфной пленки от значений, соответствующих изолятору (R > 1 ТОм), до единиц кОм на квадрат поверхности. Увеличение электропроводности объясняется переходом углерода из аморфного состояния в электропроводящую графеноподобную структуру.

Ключевые фразы: плазма метана, осаждение углерода, углеродная аморфная пленка, быстрый джоулев нагрев, графеноподобная структура, электронная микроскопия, морфология поверхности, рамановский спектр, гидрофобная поверхность, электропроводность
Автор (ы): НЕУСТРОЕВ Ефим Петрович (NEUSTROEV E. P.), ПРОКОПЬЕВ Айсен Русланович (PROKOPEV A. R.)
Журнал: ВЕСТНИК СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. М. К. АММОСОВА

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

SCI
Физика
УДК
538.911. Кристаллические, квазирешеточные и другие структуры
538.953. тепловые
Для цитирования:
НЕУСТРОЕВ Е. П., ПРОКОПЬЕВ А. Р. ВОЗДЕЙСТВИЕ БЫСТРОГО ДЖОУЛЕВА НАГРЕВА НА СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ ПЛЕНОК, СФОРМИРОВАННЫХ ОСАЖДЕНИЕМ В ПЛАЗМЕ МЕТАНА // ВЕСТНИК СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. М. К. АММОСОВА. 2025. Т. 22 № 1 (99)
Текстовый фрагмент статьи
Будьте первым, кто начнет обсуждение

Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.