Academic literature on the topic 'XPS спектроскопія'

Исследован атомный состав монослоев на основе силоксанового димера кватертиофена, нанесенных методом Ленгмюра-Блоджетт на поверхность диоксида кремния, частично покрытую пленкой золота, и стабильность этих монослоев при обработке поверхности путем бомбардировки ионами Ar+. Экспериментальные результаты по химическому составу серии исследованных поверхностей получены методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) путем регистрации XPS-спектров C1s, O1s, S2p и Au4f остовных уровней. Относительная концентрация атомов Au, Si и атомов подложки в составе приготовленной ex situ исследованной поверхности была определена в пределах 10-15%, что говорит о том, что монослои Ленгмюра-Блоджетт на основе силоксанового димера кватертиофена формируют в значительной степени сплошное покрытие. До проведения обработки исследованной поверхности путем бомбардировки ионами Ar+, углерод- и кислород-содержащие поверхностные адсорбаты вносили существенный вклад в результаты XPS измерений. Очистка поверхности ионами Ar+ с энергией 3 keV при значениях электрического тока через образец ~ 1 muA в несколько этапов по 30 s привела к стравливанию поверхностных адсорбатов, а затем и самих пленнок Ленгмюр-Блоджетт пленок силоксанового димера кватертиофена. Исследования по фотоэлектронной спектроскопии выполнены при финансовой поддержке РФФИ (16-33-50252-мол-нр, 15-29-05786). Исследования по нанесению монослоев Ленгмюра-Блоджетт и их характеризации выполнены за счет гранта Российского научного фонда (проект N 15-12-30031). В работе использовали оборудование научного парка СПбГУ "Физические методы исследования поверхности". DOI: 10.21883/FTT.2017.12.45249.132

The control of the nanomaterials surface’s hydrophilic properties is of interest for various applications, including optics, photocatalysis, and spintronics. In this work, techniques for designing the defective structure of the surface layers of faceted zinc oxide nanorods during sacrificial doping with iodine by hydrothermal synthesis were considered. The features of the chemical composition of the surface of the obtained layers were studied using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that peaks corresponding to the binding energy of iodine were not observed in the X-ray photoelectron spectra. An additional peak with a binding energy of 531.8 eV, corresponding to the oxygen of OH groups, was observed in the O 1s level spectrum for zinc oxide nanorods doped with iodine. During the heat treatment of the synthesized layers, iodine evaporates, which leads to a change in the surface composition and an increase in the oxygen content of the surface hydroxyl groups. A model has been proposed to explain the experimental results. It has been established that XPS techniques are effective for analyzing the defective surface structure of functional layers based on faceted zinc oxide nanorods.

Temperature dependences of capacitance-voltage (C−V) characteristics and deep-level spectra of the graded highvoltage AlxGa1−xAs p0 −i−n0 junction grown by liquid-phase epitaxy via autodoping with background impurities were investigated. The changes of the C−V characteristics at varied measurement temperature and optical illumination demonstrated that the p0-, i-,n0-type layers in the AlxGa1−xAs under study contain bistable DX centers. In spectra of deep-level transient spectroscopy (DLTS), measured at various bias voltages Vr and filling pulses Vf , a positive DLTS peak is observed for the n 0 -type layer with thermal activation energy Et = 280 meV and electron-capture cross-section σn = 3.17 · 10−14 cm2, which is unusual for a majority-carrier trap. This peak is related to the negatively charged state of the Se/Te donor impurity, which is a bistable DX center with negative correlation energy U.

На основе методов высокоразрешающей рентгеновской дифракции, рамановской и фотолюминесцентной спектроскопии исследованы структурные, оптические и энергетические свойства эпитаксиальных гетероструктур AlxGa1-xAs : Mg/GaAs(100) с различной степенью легирования магнием. Показано, что подбором технологических условий в твердом растворе AlxGa1-xAs : Mg может быть достигнут не только различный тип проводимости, но и существенно различная концентрация носителей заряда в эпитаксиальной пленке. DOI: 10.21883/FTP.2017.01.8342

Small dimensional transition metal carbides (MXenes) are promising materials for the development of photocatalysts and are highly efficient cocatalysts for industrial TiO_2 (P25). Thus, in the Ti_3C_2@TiО_2 nanocomposite obtained by layering Ti_3C_2 nanoplates, the ability to separate charge carriers increases due to the high electrical conductivity of TiC_{1-х}. The task of forming the TiC_{1-х}@TiО_{2-х} nanocomposite by direct synthesis with n-TiO_2 is promising, which allows to increase the quality of contact between the shell and the nanocomposite core and to reduce the number of intermediate stages of synthesis. In addition, highly dispersed TiC has high values of hardness, melting point, modulus of elasticity and shear and has the prospect of use in materials science in plasma spraying coatings. In work ТіС was synthesized on the surface of TiO_2 - the shell of the modified micropowder TiH_2/TiO_2/С during reductive annealing in vacuum using TiH_2 as a source of atomic hydrogen. After a series of annealing at 535 ºС - 600 ºС, the Ti2p- C1s- and O1s- spectra of surface atoms were obtained. The main stages of TiC synthesis in the TiO_2/С conversion reaction were established by the XPS method. The use of TiH_2 as a source of atomic hydrogen in nanosystems of the «core/shell» type is proposed for local synthesis on the surface of nanoobjects in a vacuum or inert atmosphere.

Методами рентгеноэлектронной спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии исследована морфология, структура и состав композитов на основе многостенных углеродных нанотрубок и оксида олова, сформированных с применением двух различных методов для осаждения оксида олова: метода химического газофазного осаждения и метода магнетронного распыления. Полученные данные позволили изучить особенности дефектообразования и изменения химического состояния углерода в стенках многостенных углеродных нанотрубок в процессе формирования композитов, а также исследовать тип взаимодействия оксида олова с внешними стенками углеродных нанотрубок на межфазных интерфейсах композитов, сформированных различными методами. Авторы выражают благодарность к. х. н. Стенькину Ю. А., Росликову В. Е. за проведение синтеза исходных МУНТ и композитов методом магнетронного распыления, а также Д. А. Смирнову и администрации российско-германского канала синхротронного накопителя BESSY II (Берлин, Германия) за помощь в проведении измерений методами XPS и XANES. Авторы благодарят руководство ОмЦКП СО РАН за предоставление оборудования для исследования образцов методами SEM и EDX. Работа выполнена по государственному заданию ОНЦ СО РАН в соответствии с Программой фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы по направлению II.9, проект № II.9.2.1 (номер госрегистрации в системе ЕГИСУ НИОКТР АААА-А17-117041210227-8), а также при частичной поддержке гранта РФФИ № 18-32-00233 мол_а, в части анализа композитов методом SEM.

В данной статье представлены данные по физико-химическому исследованию гетерогенного рутений содержащего катализатора Ru/СПС MN 100. Представлена важность таких исследование для изучения каталитических реакций, для установления возможного механизма реакции гидрирования, а так же как дополнения при кинетических исследованиях. В статье катализатор исследован методом низкотемпературной адсорбции азота, хемосорбции водорода, просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и рентгенофотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Метод низкотемпературной адсорбции азота позволил установить, что катализатор характеризуется развитой внутренней удельной поверхностью (726 м/г по модели БЭТ) и характеризуется значительной мезопористостью, при этом наибольший диаметр пор составляет около 3.6 нм. Удельная площадь поверхности активного металла - Ru, по данным метода хемосорбции водорода, составляет 1 м/г. Рутений содержащие частицы распределены по всему объему носителя, при этом они способны образовывать небольшие агрегаты и характеризуются различной степенью кристалличности. Установлен элементный состав поверхности катализатора; Ru имеет различные степени окисления. На основании полученной ранее математическая модель процесса и проведенных физико-химических исследований катализатора предположена модель Ленгмюра-Хиншельвуда для описания механизма реакции жидкофазного каталитического гидрирования моно- и дисахаридов. This article presents data on the physical and chemical study of heterogeneous ruthenium-containing catalyst Ru/SPS MN 100. The importance of such studies for the study of catalytic reactions, for establishing the possible mechanism of the hydrogenation reaction, as well as additions in kinetic studies is presented. In this paper, the catalyst was studied by low-temperature nitrogen adsorption, hydrogen chemisorption, transmission electron microscopy (TEM), and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The method of low-temperature nitrogen adsorption allowed us to establish that the catalyst is characterized by a developed internal specific surface (726 m/g according to the BET model) and is characterized by significant mesoporicity, with the largest pore diameter of about 3.6 nm. The specific surface area of the active metal - Ru, according to the method of hydrogen chemisorption, is 1 m/g. Ruthenium containing particles are distributed over the entire volume of the carrier, while they are able to form small aggregates and are characterized by different degrees of crystallinity. The elemental composition of the catalyst surface has been determined; Ru has different oxidation States. Based on the previously obtained mathematical model of the process and physical and chemical studies of the catalyst, the Langmuir-Hinshelwood model is proposed to describe the reaction mechanism of liquid-phase catalytic hydrogenation of mono - and disaccharides.

В работе методами растровой электронной микроскопии и ультрамягкойрентгеновской эмиссионной спектроскопии были проведены исследования особенностейформирования многослойных структур пористого кремния и установлено влияние изменения плотности тока при электрохимическом травлении монокристаллических пластин кремния на фазовый состав поверхностных слоев сформированной пористой структуры. ЛИТЕРАТУРА1. Moshnikov V., Gracheva I., Lenshin A., Spivak Yu. Porous silicon with embedded metal oxides for gassensing applications // Journal of Non-Crystalline Solids, 2012 v. 358(3), pp. 590–595. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.10.0172. Pacholski C. Photonic crystal sensors based on porous silicon // Sensors, 2013, v. 13(4), pp. 4694–4713.DOI: https://doi.org/10.3390/s1304046943. Harraz F. Porous silicon chemical sensors and biosensors: A review // Sensors and Actuators B, 2014,v. 202, pp. 897–912. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.06.0484. Jane A., Dronov R., Hodges A., Voelcker N. Porous silicon biosensors on the Advance // Trends in Biotechnology, 2009, v. 27(4), pp. 230–239. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2008.12.0045. RoyChaudhuri C. A review on porous silicon based electrochemical biosensors: beyond surface areaenhancement factor // Sensors and Actuators B: Chemical, 2015, v. 10, pp. 310–323. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2014.12.0896. Canham L. Properties of porous silicon. Ed. by Canham L., Malvern: DERA, 1997, 400 p.7. Lenshin A., Kashkarov V., Spivak Yu., Moshnikov V. Investigations of nanoreactors on the basisof p-type porous silicon: Electron structure and phase composition // Materials Chemistry and Physics, 2012,v. 135(2–3), pp. 293–297. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2012.03.0958. Lenshin A., Kashkarov V., Turishchev S., Smirnov M., Domashevskaya E. Effect of natural aging onphotoluminescence of porous silicon // Technical Physics Letters, 2011, v. 37(9), pp. 789-792. DOI: https://doi.org/10.1134/s10637850110901249. Seredin P., Lenshin A., Goloshchapov D., Lukin A., Arsentyev I., Bondarev A., Tarasov I. Investigationsof nanodimensional Al2O3 fi lms deposited by ion-plasma sputtering onto porous silicon // Semiconductors,2015, v. 49(7), pp. 915–920. DOI: https://doi.org/10.1134/s106378261507021010. Qian M., Bao X.Q., Wang L.W., Lu X., Shao J., Chen X.S. Structural tailoring of multilayer poroussilicon for photonic crystal application. // Journal of Crystal Growth, 2006, v. 292(9), pp. 347–350. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2006.04.03311. Verma D., Khan F., Singh S. Correlation between refl ectivity and photoluminescent properties ofporous silicon fi lms // Solar Energy Materials & Solar Cells, 2011, v. 95(1), pp. 30–33. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2010.05.03012. Theiß W. The dielectric function of porous silicon – how to obtain it and how to use it // ThinSolid fi lms, 1996, v. 276 (1–2), pp. 7–12. DOI: https://doi.org/10.1016/0040-6090(95)08036-813. Caballero-Hernandez J., Godinho V., Lacroix B., Haro M., Jamon D., Fernandez A. Fabrication of opticalmultilayer devices from porous silicon coatings with closed porosity by magnetron sputtering // ACS Appl.Mater. Interfaces, 2015, v. 7(25), pp. 13889–13897. DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.5b0235614. Terekhov V, Kashkarov V, Manukovskii E., Schukarev A., Domashevskaya E. Determination of thephase composition of surface layers of porous silicon by ultrasoft X-ray spectroscopy and X-ray photoelectronspectroscopy techniques // J. Electron. Spectrosc., 2001, v. 114–116, pp. 895–900. DOI: https://doi.org/10.1016/s0368-2048(00)00393-515. Shulakov A. X-ray emission depth-resolved spectroscopy for investigation of nanolayers. // Journalof Structural Chemistry, Supplement, 2011, v. 52(S1), pp. 1–12. DOI: https://doi.org/10.1134/s002247661107001816. Mashin A., Khokhlov A., Mashin N., Domashevskaya E., Terekhov V. X-ray spectroscopic studyof electronic structure of amorphous silicon and silicyne // Semiconductors, 2001, v. 35(8), pp. 956–961.DOI: https://doi.org/10.1134/1.139303517. Domashevskaya E., Kashkarov V., Manukovskii E., Shchukarev A., Terekhov V. XPS, USXS and PLSinvestigations of porous silicon // J. Electron. Spectrosc., 1998, v. 88–91, pp. 969–972. DOI: https://doi.org/10.1016/s0368-2048(97)00274-018. Lenshin A., Kashkarov V., Domashevskaya E., Bel’tyukov A., Gil’mutdinov F. Investigations of thecomposition of macro-, micro- and nanoporous silicon surface by ultrasoft X-ray spectroscopy and X-rayphotoelectron spectroscopy // Applied Surface Science, 2015, 359, pp. 550–559. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.10.14019. Suriani Yaakob, Mohamad Abu Bakar, Jamil Ismail, Noor Hana Hanif Abu Bakar, KamarulaziziIbrahim. The formation and morphology of highly doped N-type porous silicon: effect of short etchingtime at high current density and evidence of simultaneous chemical and electrochemical dissolutions //Journal of Physical Science, 2012, v. 23(2), pp. 17–31. Available at: http://jps.usm.my/wp-content/uploads/2014/10/23.2.2.pdf (accessed 11.11.2019)

Предложена методика модифицирования InP в парах серы, методом локального рентгеноспектрального микроанализа подтверждено её наличие на поверхности. Дляплёнок нанометрового диапазона толщины (до 50 нм), выращенных термическим оксидированием InP с предварительно обработанной в парах серы поверхностью, методом Оже-электронной спектроскопии установлено послойное распределение компонентов. По данным атомно-силовой микроскопии модифицирование InP серой приводит к формированию поверхности с зернистой структурой, более упорядоченной по сравнению с эталоном (собственное термооксидирование фосфида индия). Несмотря на то, что в результирующих плёнках сера не обнаружена, они обладают полупроводниковыми свойствами, тогда как для собственных оксидных слоёв на InP характерна омическая проводимость REFERENCES Markov V. F., Mukhamedzyanov Kh. N., Maskaeva L. N. Materialy sovremennoj jelektroniki [Materials of modern electronics]. Ekaterinburg, Publishing Ural. un-one, 2014, 272 p. (in Russ.) Oktyabrsky S. Fundamentals of III-V Semiconductor MOSFETs. Springer Science LCC, 2013, 447 p. Bessolov V. N., Lebedev M. V. Hal’kogenidnaja passivacija poluprovodnikov AIIIBV [Chalcogenide passivation of III–V semiconductor surfaces]. Semiconductors, 1998, v. 32(11), pp. 1141–1156. https://doi.org/10.1134/1.1187580 Mittova I. Ya., Soshnikov M., Terekhov V. A., Semenov V. N. Termicheskoe oksidirovanie geterostruktur V2S5/InP v kislorode [Thermal oxidation of V2S5/InP heterostructures in oxygen]. Inorganic Materials, 2000, v. 36(10), pp. 975–978. https://doi.org/10.1007/BF02757971 Yoshida N., Chichibu S., Akane T., Totsuka M., Uji H., Matsumoto S., Higuchi H. Surface passivation of GaAs using ArF excimer laser in a H2S gas ambient. Applied Physics Letters, 1993, v. 63(22), pp. 3035–3037. https://doi.org/10.1063/1.110250 Liu K. Z., Shimomura M., Fukuda Y. Band Bending of n-GaP(001) and p-InP(001) Surfaces with and without sulfur treatment studied by Photoemission (PES) and Inverse Photoemission Spectroscopy (IPES). Advanced Materials Research, 2011, v. 222, pp. 56–61. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.222.56 Tian Sh., Wei Zh., Li Y., Zhao H., Fang X. Surface state and optical property of sulfur passivated InP. Materials Science in Semiconductor Processing, 2014, v. 17, pp. 33–37. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2013.08.008 Sundararaman C. S., Poulin S., Currie J. F., Leonelli R. The sulfur-passivated InP surface. Canadian Journal of Physics, 2011, v. 69(3–4), pp. 329–332. https://doi.org/10.1139/p91-055 Lau W. M., Kwok R. W. M., Ingrey S. Controlling surface band-bending of InP with polysulfi de treatments. Surface Science, 1992, v. 271(3), pp. 579–586. https://doi.org/10.1016/0039-6028(92)90919-W Tao Y., Yelon A., Sacher E., Lu Z. H., Graham M. J. S-passivated InP (100)-(1×1) surface prepared by a wet chemical process. Applied Physics Letters, 1992, v. 60(21), pp. 2669–2671. https://doi.org/10.1063/1.106890 Chasse T., Peisert H., Streubel P., Szargan R. Sulfurization of InP(001) surfaces studied by X-ray photoelectron and X-ray induced Auger electron spectroscopies (XPS/XAES). Surface Science, 1995, v. 331–333, pp. 434–440. https://doi.org/10.1016/0039-6028(95)00306-1 Maeyama S., Sugiyama M., Heun S., Oshima M. Electron J. (NH4)2Sx-treated InP(100) surfaces studied by soft x-ray photoelectron spectroscopy. Journal of Electronic Materials, 1996, v. 25(5), pp. 593–596. https://doi.org/10.1007/BF02666509 Sugahara H., Oshima M., Klauser R. Bonding states of chemisorbed sulfur atoms on GaAs. Surface Science, 1991, v. 242(1–3), pp. 335–340. https://doi.org/10.1016/0039-6028(91)90289-5 Koebbel A., Leslie A., Dudzik E., Mitchell C. E. J. X-ray standing wave study of wet-etch sulphur-treated InP 100 surfaces. Applied Surface Science, 2000, v. 166(1–4), pp. 196–200. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(00)00413-X Nelson A. J., Frigo S. P., Rosenberg R. Soft x-ray photoemission characterization of the H2S exposed surface of p-InP. Journal of Applied Physics, 1992, v. 71(12), pp. 6086–6089. https://doi.org/10.1063/1.350415 Nelson A. J., Frigo S. P., Rosenberg R. Surface type conversion of InP by H2S plasma exposure: A photoemission investigation. Journal of Vacuum Science & Technology A, 1993, v. 11(4), pp. 1022–1027. https://doi.org/10.1116/1.578807 Kwok R. W. M., Lau W. M. X-ray photoelectron spectroscopy study on InP treated by sulfur containing compounds. Journal of Vacuum Science & Technology A, 1992, v. 10(4), pp. 2515–2520. https://doi.org/10.1116/1.578091 Wang X., Weinberg W. H. Structural model of sulfur on GaAs(100). Journal of Applied Physics, 1994, v. 75(5), pp. 2715–2717. https://doi.org/10.1063/1.356203 Berkovits V. L., Paget D. Optical study of surface dimers on sulfur-passivated (001)GaAs. Applied Physics Letters, 1992, v. 61(15), pp. 1835–1837. https://doi.org/10.1063/1.108390 Bessolov V. N., Konenkova E. V., Lebedev M. V. Sulfi dization of GaAs in alcoholic solutions: a method having an impact on effi ciency and stability of passivation. Materials Science and Engineering: B, 1997, v. 44(1–3), pp. 376–379. https://doi.org/10.1016/S0921-5107(96)01816-8 Sladkopevtsev B. V., Mittova I. Ya., Tomina E. V., Burtseva N. A. Growth of vanadium oxide fi lms on InP under mild conditions and thermal oxidation of the resultant structures. Inorganic Materials, 2012, v. 48(2), pp. 161–168. https://doi.org/10.1134/S0020168512020173 Tretyakov N. N., Mittova I. Ya., Sladkopevtcev B. V., Samsonov A. A. Vlijanie magnetronno napylennogo sloja MnO2 na kinetiku termooksidirovanija InP, sostav i morfologiju sintezirovannyh plenok [The effect of the magnetron-deposited MnO2 layer on the InP thermal oxidation kinetics, composition and morphology of the synthesized fi lms]. Inorganic Materials, 2017, v. 53(1), pp. 41–48. https://doi.org/10.7868/S0002337X17010171 (in Russ.)

В данной работе кристаллическая структура и форма КТ CdS, полученных методом ЛенгмюраБлоджетт, изучались методами просвечивающей электронной микроскопии, спектроскопии тонкой структуры расширенного поглощения рентгеновских лучей (EXAFS) и ультрафиолетовой спектроскопии. Для определения преобладающих дефектов поверхности использовались методы рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) и стационарной фотолюминесцентной спектроскопии (ФЛ).

Актуальність: оксид графену – це одношаровий графіен, у якому вуглецеві зв’язки на поверхні більшою мірою зв’язані з киснем. Такий матеріал просто отримати у водневому розчині і осадити на будь-яку підкладку. Відновлений оксид графену є двовимірним матеріалом, який перспективний для виготовлення на його основі різних типів сенсорів – від сенсорів інфрачервоного випромінювання до хімічних газових сенсорів. Тому отримання відновленого оксиду графена з високою електричною провідністю за низьких температур відпалу дозволяє мати базовий дешевий двовимірний матеріал для різних типів сенсорів на гнучких підкладках, що необхідно для медичної галузі, робототехніки і гнучкої мікро- та фотоелектроніки. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами кафедри: тема роботи відповідає пріорітетному науковому напрямку кафедри загальної фізики та фізики твердого тіла – «Фундаментальні наукові дослідження з найбільш важливих проблем розвитку науково-технічного, соціально-економічного, людського потенціалу для забезпечення конкурентоспроможності України у світі та сталого розвитку суспільства і держави». Об’єкт дослідження: дослідження оптичних та електрофізичних властивостей плівок оксиду графену після різних низькотемпературних методів відпалу. Предмет дослідження: оксид графену, відновлений за низької температури в ВЧ плазмовому розряді. Мета роботи: дослідження впливу плазмової обробки на фізикохімічні і електрофізичні властивості оксиду графену, порівняння їх з низькотемпературним термічним відновлення. Отримання базового матеріалу для газових та температурних сенсорів. Методи дослідження: інфрачервона спектроскопія, XPS спектроскопія, вольт-амперні характеристики, температурна і частотна залежності електричної провідності. Відомості про обсяг звіту, кількість ілюстрацій, таблиць, додатків і літературних найменувань за переліком використаних: звіт складається з переліку умовних позначень, символів, скорочень і термінів, вступу, основної частини (три розділі), висновків, переліку джерел посилання (72); містить 30 рисунків та 10 таблиць. Повний обсяг звіту – 88 сторінок. Мета індивідуального завдання, використані методи та отримані результати: метою індивідуального завдання є дослідження хімічних зв’язків та електрофізичних властивостей у плівках оксиду графену відновленого у ВЧ плазмовому розряді в атмосфері водню: провідність на змінному струмі, температурні залежності оксиду графену, визначення механізму провідності, температурного коефіцієнту питомого опору. Було показано, що низькотемпературна плазмова обробка оксиду графена в суміші азота і водню терміном 5 секунд призводить до значного зменшення електричного опору двовимірної плівки (до 8 порядків величини) значно більшого (до 2 порядків) ніж термічний відпал при 350ºС в вакуумі терміном 15 хвилин, що свідчить про вплив на плівку нетермічних факторів, які мають місце під час ВЧ плазмової обробки. Було встановлено, що механізм провідності плівки може бути описаний механізмом Мотта (стрибковою провідністю по пасткам, локалізованим біля рівня Фермі) на двох ділянках частотної і температурної залежностях провідності з різними параметрами, що свідчать про неоднорідність отриманої плівки. Плівки відновленого оксиду графена демонструють значний температурний коефіцієнт опору, значно кращий ніж золото і срібло, що дозволяє його пропанувати в якості сенсора температури в діапазоні від -50 до +100С. Новизна: вперше показано, що плівки оксиду графена можуть бути значно відновлені за допомогою низькотемпературного прямого впливу ВЧ плазмового розряду в атмосфері азотно-водневої суміші. Значний температурний коефіцієнт опору свідчить, що плівки відновленого графену можуть бути використані, як температурний сенсор на гнучкій пластиковій підкладці. Висновок: дослідження хімічних зв’язків у плівках оксиду графену методом ІЧ спектроскопії показують ефективне введення водневих і азотних зв’язків в графенову структуру під час обробки ВЧ плазмовим розрядом у формінг газі. Відпал при плазмовій обробці проводився при нижчих значеннях температури і тривалості, ніж термічний відпал однак провідність зразків після плазмової обробки є вищою на порядок, що свідчить про значний вплив на параметри матеріалу нетермічних факторів, що мають місце при плазмовій обробці матеріалу. Температурний коефіцієнт опору плазмово-відновленного оксиду графена значно вище, ніж у плівок золота, срібла та вуглецевих нанотрубок. Представлені результати свідчать, що відновлений за низьких температур оксид графену є дуже перспективним матеріалом для створення сенсорів температури на гнучких підкладках.
Topicality: oxide graphene - a single layer of graphite where carbon bonds on the surface are more connected with oxygen. This material just get in the hydrogen solution and precipitate any substrate. Reduced graphene oxide is a two dimensional material that is promising for the manufacture of various types of sensors - from infrared sensors to chemical gas sensors. Therefore, obtaining reduced graphene oxide with high electrical conductivity at low annealing temperatures allows to have a basic cheap two-dimensional material for different types of sensors on flexible substrates, which is necessary for the medical industry, robotics and flexible micro- and photoelectronics. Relationship of work with scientific programs, plans, themes cathedra: оbject of research: The theme of the work corresponds to the priority scientific direction of the Department of General Physics and Solid State Physics - "Fundamental research of the most important issues of scientific, technical, socioeconomic, human potential to ensure Ukraine's competitiveness in the world and sustainable development of society and state." The goal of the work: research the effect of plasma treatment on the physicochemical and electrophysical properties of graphene oxide, comparing them with low-temperature thermal reduction. Obtaining basic material for gas and temperature sensors. Object of research: research optical and electrophysical properties of graphene oxide films after various low-temperature annealing methods. Subject of research: graphene oxide reduced at low temperatures in the RF plasma discharge. Research methods: infrared spectroscopy, XPS spectroscopy, volt-ampere characteristics, temperature and frequency dependence of electrical conductivity. Information about the volume of the report, the number of illustrations, tables, applications and literary names in the list of used ones: the report consists of a list of symbols, symbols, abbreviations and terms, introduction, main part (three sections), conclusions, list of reference sources (72); contains 29 figures and tables. Full report – 85 pages. The purpose of the individual task, the methods used and the results obtained: the purpose of the individual task is to study the chemical bonds and electrophysical properties in films of graphene oxide reduced in RF plasma discharge in a hydrogen atmosphere: conductivity on alternating current, temperature dependences of graphene oxide, determination of the conductivity mechanism, temperature resistivity. It was shown that low-temperature plasma treatment of graphene oxide in a mixture of nitrogen and hydrogen for 5 seconds leads to a significant reduction in electrical resistance of the two-dimensional film (up to 8 orders of magnitude) much greater (up to 2 orders of magnitude) than thermal annealing at 350 ° C in vacuum for 15 minutes. indicates the effect on the film of non-thermal factors that occur during RF plasma treatment. It was found that the mechanism of film conductivity can be described by the Mott mechanism (hopping conductivity on traps located near the Fermi level) in two sections of frequency and temperature dependences of conductivity with different parameters indicating the heterogeneity of the obtained film. The reduced graphene oxide films show a significant temperature coefficient of resistance, much better than gold and silver, which allows it to be propagated as a temperature sensor in the range from - 50 to + 100C. Novelty: for the first time it was shown that graphene oxide films can be significantly reduced by low-temperature direct exposure to RF plasma discharge in an atmosphere of nitrogen-hydrogen mixture. The significant temperature coefficient of resistance indicates that the films of reduced graphene can be used as a temperature sensor on a flexible plastic substrate. Conclusion: research of chemical bonds in graphene oxide films by IR spectroscopy show the effective introduction of hydrogen and nitrogen bonds into the graphene structure during the treatment of RF plasma discharge in the forming gas. Annealing in plasma modification was performed at lower values of temperature and duration than thermal annealing, but the conductivity of the samples after plasma treatment is higher by an order of magnitude, indicating a significant effect on material parameters of non-thermal factors occurring in plasma modification of material. The temperature coefficient of resistance of plasma-reduced graphene oxide is much higher than that of gold, silver and carbon nanotube films. The presented results show that graphene oxide reduced at low temperatures is a very promising material for creating temperature sensors on flexible substrates.