Структурные неоднородности и электронные эффекты в самоорганизованных структурах типа ядро-оболочка Sb

Т.В. Куликова, Л.А. Битюцкая, А.В. Тучин, Е.В. Лисов, С.И. Нестеров, А.А. Аверин, Б.Л. Агапов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 13 июля 2017; Исправлена: 19 сентября 2017; Принята: 19 сентября 2017
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Т.В. Куликова, Л.А. Битюцкая, А.В. Тучин, Е.В. Лисов, С.И. Нестеров, А.А. Аверин, Б.Л. Агапов. Структурные неоднородности и электронные эффекты в самоорганизованных структурах типа ядро-оболочка Sb. Письма о материалах. 2017. Т.7. №4. С.350-354
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2017-4-350-354

Аннотация

-Проведена морфологическая и электрофизическая характеризация массива сфероидальных структур типа ядро-оболочка на основе сурьмы в интервале размеров 10-4 – 10-6 м, полученных в одностадийном процессе в результате спонтанной кристаллизации расплава. Полученные структуры сурьмы химически, морфологически и функционально устойчивы при длительном хранении на открытом воздухе и не образуют агломератов. Показано, что полученные структуры можно рассматривать как представителя нового типа оболочечных структур в ряду самоорганизованных структур из слоистого прекурсора. Структуры состоят из разных форм одного и того же вещества: ядро представляет собой монокристаллическую серую сурьму, оболочка – деформированную 2D пленку. По сумме полученных морфологических и спектральных данных оболочку сфероидальной структуры сурьмы можно рассматривать как квазинезависимую покровную пленку переменной толщины, содержащую структурные неоднородности в виде аллотропов сурьмы - дефектных антимоненовых нанослоев с высокой долей граничных атомов и оборванных связей. Структурная неоднородность нанооболочки приводит к возникновению электронных эффектов: локализованного зарядового контраста, возникающего при воздействии электронного пучка, обычно характерного для диэлектрических материалов; наличию проводящих и непроводящих областей на поверхности оболочки; электростатическому взаимодействию отдельных частиц сурьмы между собой, а также с полимерами и металлами; способности накапливать избыточный заряд и сохранять его длительное время. Изменение свойств нанооболочки сфероидальной структуры сурьмы типа ядро-оболочка можно рассматривать как следствие ее деформированной структуры. Таким образом, результаты настоящей работы можно рассматривать как экспериментальное подтверждение предсказанной возможности управления свойствами аллотропов сурьмы деформационными воздействиями.

Ссылки (40)

1. R. Tenne, R. Rosentsveig, A. Zak. Phys. Status Solidi A. 210 (11), 2253 - 2258 (2013). Crossref
2. C. N. R. Rao, M. Nath. Dalton Transactions. 1, 1 - 24 (2003). Crossref
3. G. Compagnini, M. G. Sinatra, G. C. Messina, G. Patane, S. Scalese, O. Puglisi. Applied Surface Science. 258 (15), 5672 - 5676 (2012). Crossref
4. R. Tenne. Frontiers of Physics 9 (3), 370 - 377 (2014). Crossref
5. B. Kalska-Szostko, U. Wykowska, D. Satuła. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 481, 527 - 536 (2015). Crossref
6. A. V. Nomoev, S. P. Bardakhanov, M. Schreibe, D. G. Bazarova, N. A. Romanov, B. B. Baldanov, B. R. Radnaev, V. V. Syzrantsev. Beilstein J. Nanotechnol. 6, 874 - 880 (2015). Crossref
7. F. Weis, M. Seipenbusch, G. Kasper, Film Growth. Materials 8 (3), 966 - 976 (2015). Crossref
8. H. J. Choi, W. L. Zhang, S. Kim, Y. Seo. Materials 7 (11), 7460 - 7471 (2014). Crossref
9. R. G. Chaudhuri, S. Paria. Chem. Rev. 112 (4), 2373 - 2433 (2012). Crossref
10. N. C. Norman. Chemistry of Arsenic, Antimony and Bismuth. Springer Science+Business Media B. V., Springer Netherlands. (1998) 484 p.
11. J. Donohue. The Structures of the Elements. John Wiley, New York. (1974) 436 p.
12. J. J. Zuckerman, A. P. Hagen. Inorganic Reactions and Methods, The Formation of Bonds to N, P, As, Sb, Bi. WILEY-VCH. (1988) 385 p.
13. C. Kamal, Motohiko Ezawa. Phys. Rev. B. 91, 085423 (2015). Crossref
14. W. Xu, P. Lu, L. Wu, C. Yang, Y. Song, P. Guan, L. Han, S. Wang. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 23 (1), 9000305 (2017). Crossref
15. A. Carvalho, M. Wang, X. Zhu, A. S. Rodin, H. Su, A. H. Castro Neto.Nature Reviews Materials. 1, 16061 (2016). Crossref
16. A. Castellanos-Gomez, L. Vicarelli, E. Prada, J. O. Island, K. L. Narasimha-Acharya, S. I. Blanter, D. J. Groenendijk, M. Buscema, G. A. Steele, J. V. Alvarez, H. W. Zandbergen, J. J. Palacios, H. S. J van der Zant. 2D Materials. 1, 025001 (2014). Crossref
17. S. Bagheri, N. Mansouri, E. Aghaie. International Journal of Hydrogen Energy. 41 (7), 4085 - 4095 (2016). Crossref
18. O. Uzengi Akturk, V. Ongun Ozcelik, S. Ciraci.Physical Review B. 91, 235446 (2015). Crossref
19. Y. Xu, B. Peng, H. Zhang, H. Shao, R. Zhang, H. Lu, D. Wei Zhang, H. Zhu. (2016), arXiv:1604.03422.
20. C. Huo, X. Sun, Z. Yan, X. Song, S. Zhang, Z. Xie, J. Liu, J. Ji, L. Jiang, S. Zhou, H. Zeng. J. Am. Chem. Soc. 139 (9), 3568 - 3568 (2017). Crossref
21. P. Ares, F. Aguilar-Galindo, D. Rodríguez-San-Miguel, D. A. Aldave, S. Díaz-Tendero, M. Alcamí, F. Martín, J. Gómez-Herrero, F. Zamora. Adv. Mater. 28 (30), 6332 - 6336 (2016). Crossref
22. S. Zhang, Z. Yan, Y. Li, Z. Chen, H. Zeng. Angew. Chem. Int. Ed. 54, 1 - 5 (2015). Crossref
23. P. Zhang, Z. Liu, W. Duan, F. Liu, J. Wu. Physical Review B. 85, 201410 (R) (2012). Crossref
24. G. Bian, T. Miller, T.-C. Chiang. Physical Review Letters PRL. 107, 036802 (2011). Crossref
25. S. H. Kim, K-H. Jin, J. Park, J. S. Kim, S-H. Jhi, H. W. Yeom. Scientific Reports. 6, 33193 (2016). Crossref
26. G. Yao, Z. Luo, F. Pan, W. Xu, Y. P. Feng, X-S. Wang. Scientific Reports. 3, 2010 (2013). Crossref
27. J. Liang, L. Cheng, J. Zhang, H. Liu. (2015), arXiv:1502.01610.
28. Y. Nie, M. Rahman, D. Wang, C. Wang, G. Guo. Scientific Reports. 5, 17980 (2015). Crossref
29. S. Zhang, M. Xie, B. Cai, H. Zhang, Y. Ma, Z. Chen, Z. Zhu, Z. Hu, H. Zeng. Physical Review B. 93, 245303 (2016). Crossref
30. K.-H. Jin, S.-H. Jhi. Scientific Reports. 5, 8426 (2015). Crossref
31. T. V. Kulikova, L. A. Bityutskaya, A. V. Tuchin, A. A. Averin. Journal of Advanced Materials. 3, 5 - 13 (2017). (in Russian) [Т. В. Куликова, Л. А. Битюцкая, А. В. Тучин, А. А. Аверин. Перспективные материалы. 3, 5 - 13 (2017)].
32. T. V. Kulikova, L. A. Bityutskaya. Condensed Matter and Interphases 18 (1), 61 - 66 (2016). (in Russian) [Т. В. Куликова, Л. А. Битюцкая. Конденсированные среды и межфазные границы. 18 (1), 61 - 66 (2016)].
33. J. Goldstein, D. E. Newbury, D. C. Joy, C. E. Lyman, P. Echlin, E. Lifshin, L. Sawyer, J. R. Michael. Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis. Springer US, New York. (2003) 689 p.
34. J. Ji, X. Song, J. Liu, Z. Yan, C. Huo, S. Zhang, M. Su, L. Liao, W. Wang, Z. Ni, Y. Hao, H. Zeng. Nature Communications. 7, 13352 (2016). Crossref
35. N. Zhang, Y. Liu, Y. Lu, X. Han, F. Cheng, J. Chen. Nano Research. 8 (10), 3384 - 3393 (2015). Crossref
36. T. Ramireddy, Md. Mokhlesur Rahman, T. Xing, Y. Chen, A. M. Glushenkov. J. Mater. Chem. A. 2, 4282 - 4291 (2014). Crossref
37. H. Lv, S. Qiu, G. Lu, Y. Fu, X. Li, C. Hu, J. Liu. Electrochimica Acta. 151, 214 - 221 (2015). Crossref
38. G. Wang, R. Pandey, S. P. Karna. ACS Appl. Mater. Interfaces. 7 (21), 11490 - 11496 (2015). Crossref
39. A. A. Ashcheulov, O. N. Manyk, T. O. Manyk, S. F. Marenkinb, V. R. Bilynskiy-Slotylo. Inorganic Materials. 49 (8), 766 - 769 (2013). Crossref
40. M. Zhao, X. Zhang, L. Li. Scientific Reports. 5, 16108 (2015). Crossref

Цитирования (1)

1.
T. Kulikova, A. Tuchin, D. Testov, L. Bityutskaya. J. Phys.: Conf. Ser. 1092, 012072 (2018). Crossref

Другие статьи на эту тему