Просвечивающая электронная микроскопия. Формирование и рост нанокластеров золота в объеме углеродной матрицы

Формирование исходного образца (ИЛО)
h~15 нм
h~5 нм
nAu ≈ 4.5 *1021 cм-3
Растворение NaCl и анализ методом ПЭМ

ПЭМ изображения образца 50x50 нм2
Начальный снимок
t = 1 мин.
t = 23 мин.
t = 42 мин.
t = 64 мин.
t = 86 мин.
Аморфная пленка углерод
Появление зародышей Au
Рост кластеров
Деградация пленки С

Кинетика роста кластеров Au в матрице углерода.
Распределения по размерам f(d) нанокластеров Au, сформированных в углеродной пленке под воздействием электронного пучка, для трех значений времени облучения: 22 мин., 41 мин. и 107 мин. (а); зависимость среднего размера нанокластеров
от времени облучения t (б)

Зависимость объемной плотности нанокластеров N (а) и концентрации атомов Au в кластерах (б) от времени t облучения образца электронным пучком. Пунктирной линией показана полная концентрация атомов Au в образце, измеренная методом ОРР
Кинетика роста кластеров Au в матрице углерода.

Основные процессы при взаимодействии электронов с веществом в ПЭМ
плазмоны 20 эВ фононы 0,1 эВ

Характеристические потери энергии первичных электронов
E0=200 кэВ,
j=1 A/см2
Оже электроны
σKLL ~ 10-20 cм2
EOже=274 эВ(C - KLL)
Плазмоны
σPl ~ 10-18 cм2
EPl=20 эВ
Фононы
σPh ~ 10-22 cм2
EPh=0.1 эВ
Вт-ые электроны
σFSE ~ 5*10-21 cм2
EFSE=100 – 10 000 эВ
h ~ 15 нм
ΔT ~ 100-200 K
Экспериментальное подтверждение
T = 500 K
t = 5 мин.
Под пучком
t =12 мин.

СAu~10,%ат
С~1,% ат
Атомы Au образую фазу
Фазовая диаграмма С в Au
>
ΔT=100 - D растет в 105 раз
[Диаграммы состояния двойных металлических систем.
Том 1. Под редакцией академика РАН Н.П. Лякишева]
Влияние температуры на фазовое состояние системы Au-C

Рост кластеров по механизму Лифшица -Слезова