Исследование структурных и термоэлектрических свойств фуллерита С70 при высоких давлениях
Аннотация
Объектом исследования является углеродный наноматериал фуллерен С70, полученный в Объединенном Институте Высоких Температур г. Москва.
Цель работы – исследование структурных и термоэлектрических свойств фуллерита С70 в диапазоне давлений от 0 до 50 ГПа.
В данной работе были использованы метод импедансной спектроскопии, метод спектроскопии комбинационного рассеяния in-situ, методы получения термоэдс и температурных зависимостей сопротивления.
Для обработки данных и построения графиков был использован пакет программ фирмы OriginLab Corporation, программа EQUIVCRT by Boucamp для обработки данных и аппроксимации графиков, полученных методом импедансной спектроскопии.
Для проведения экспериментов использовались установки: камера высокого давления типа "закругленный конус - плоскость" Верещагина-Яковлева, Solartron SI 1260, установки для получения данных о термоэдс и температурных-зависимостях сопротивления.
В первом разделе приведён обзор представлений о структуре фуллерена С70 и его кристаллической форме фуллерита С70. Приведён обзор основных экспериментальных исследований, которые проводились с фуллеритом С70, в которых наблюдались особенности поведения образца при высоких давлениях.
В разделе «Методика эксперимента» были описаны установки, которые использовались в данной работе: пресс для создания высоких давлений, камера высокого давления для проведения экспериментов in-situ, установка Solartron SI1260 для получения данных о полном сопротивлении, установки для получения данных о термоэдс; установка для получения данных о температурных зависимостях, системы конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния WiTecAlpha 300 AR+.
Основные результаты работы:
- изменения, вызванные давлением до 30 ГПа, являются частично обратимыми, о чём говорит повторное нагружение образца, характер зависимости которого повторяется;
- Возможное начало аморфизации и изменения структуры молекулы – 19 ГПа, о чём говорит расщепление молекулярной моды на 1562 см-1. Также предположено, что при давлении в 33 ГПа, фаза аморфного углерода всё ещё находится на стадии своего формирования.
- Исследования температурных зависимостей показали изменение характера температурной зависимости сопротивления в интервале давлений 28-34 ГПа. Характер, которой становится типичной для вырожденных полупроводников, полуметаллов и металлов.
- Исследован образец фуллерита С70 после нагрузки в 45 ГПа при комнатной температуре и после нагрузки в 46 ГПа с неоднократным изменением температуры от 90 до 450 К. Установлено, что после нагрузки в 45 ГПа группа молекулярных пиков фуллерена С70 сохранилась, что говорит о наличии целых фуллеренов в образце после разгрузки.
- В спектре после нагрузки до 46 ГПа не обнаружено молекулярных пиков фуллерена С70, что говорит о необратимости изменений в структуре образца. В спектре обнаружен интенсивный пик на 1333 см-1, который соответствует единственной раман-активной моде алмаза.
Цель работы – исследование структурных и термоэлектрических свойств фуллерита С70 в диапазоне давлений от 0 до 50 ГПа.
В данной работе были использованы метод импедансной спектроскопии, метод спектроскопии комбинационного рассеяния in-situ, методы получения термоэдс и температурных зависимостей сопротивления.
Для обработки данных и построения графиков был использован пакет программ фирмы OriginLab Corporation, программа EQUIVCRT by Boucamp для обработки данных и аппроксимации графиков, полученных методом импедансной спектроскопии.
Для проведения экспериментов использовались установки: камера высокого давления типа "закругленный конус - плоскость" Верещагина-Яковлева, Solartron SI 1260, установки для получения данных о термоэдс и температурных-зависимостях сопротивления.
В первом разделе приведён обзор представлений о структуре фуллерена С70 и его кристаллической форме фуллерита С70. Приведён обзор основных экспериментальных исследований, которые проводились с фуллеритом С70, в которых наблюдались особенности поведения образца при высоких давлениях.
В разделе «Методика эксперимента» были описаны установки, которые использовались в данной работе: пресс для создания высоких давлений, камера высокого давления для проведения экспериментов in-situ, установка Solartron SI1260 для получения данных о полном сопротивлении, установки для получения данных о термоэдс; установка для получения данных о температурных зависимостях, системы конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния WiTecAlpha 300 AR+.
Основные результаты работы:
- изменения, вызванные давлением до 30 ГПа, являются частично обратимыми, о чём говорит повторное нагружение образца, характер зависимости которого повторяется;
- Возможное начало аморфизации и изменения структуры молекулы – 19 ГПа, о чём говорит расщепление молекулярной моды на 1562 см-1. Также предположено, что при давлении в 33 ГПа, фаза аморфного углерода всё ещё находится на стадии своего формирования.
- Исследования температурных зависимостей показали изменение характера температурной зависимости сопротивления в интервале давлений 28-34 ГПа. Характер, которой становится типичной для вырожденных полупроводников, полуметаллов и металлов.
- Исследован образец фуллерита С70 после нагрузки в 45 ГПа при комнатной температуре и после нагрузки в 46 ГПа с неоднократным изменением температуры от 90 до 450 К. Установлено, что после нагрузки в 45 ГПа группа молекулярных пиков фуллерена С70 сохранилась, что говорит о наличии целых фуллеренов в образце после разгрузки.
- В спектре после нагрузки до 46 ГПа не обнаружено молекулярных пиков фуллерена С70, что говорит о необратимости изменений в структуре образца. В спектре обнаружен интенсивный пик на 1333 см-1, который соответствует единственной раман-активной моде алмаза.