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织构C_(60)薄膜的生长及特性研究

王忠  
【摘要】: C_(60)的发现,曾经引起材料科学家的广泛关注。C_(60)的奇异结构和性能,一直是科学界研究的热点,它的发现和研究过程为人们探索新性能功能材料提供了基础科学数据。由于研究的不断深入和在研究过程中不断有新的发现,C_(60)新材料的重要性日益突出,该领域的研究一直受到各国政府和科技界的高度重视。本文简要回顾了C_(60)材料的发现、制备、生长以及研究的进展,并介绍了C_(60)粉和织构膜的特性。本研究的目的是,首次在氟金云母单晶的(001)面上生长出{111}织构的C_(60)膜。 用纯度为99.9%高纯C_(60)粉,采用HW技术,以氟金云母单晶作衬底,生长出了完全111取向的织构C_(60)薄膜。通过实验分析与优化设计,获得的最佳的工艺条件是:衬底温度为150~160℃,工作室压力为10~(-5)~10~(-6)Torr,蒸发源C_(60)粉的温度为400℃。 测量了C_(60)薄膜的室温红外光谱和拉曼光谱。红外光谱中所显示的吸收峰为:526cm~(-1)、576cm~(-1)、1182cm~(-1)和1428cm~(-1),拉曼光谱中所显示的活性振动模是1426cm~(-1)、1468cm~(-1)和1572cm~(-1)。均与C_(60)粉的红外谱和拉曼谱一致,且与理论计算结果相符。说明样品中无杂质存在,只存在C_(60)分子,且C_(60)分子之间也未发生聚合。 测量了C_(60)薄膜的X射线衍射谱,并与理论计算结果进行了比较。实验结果表明构成样品的小晶粒均为面心立方(fcc)结构,晶格常数a=14.17(?),具有明显的{111}择优取向,无其它相和非晶态物质存在。 C_(60)薄膜的SEM和AFM观测表明样品表面光滑,且呈现出形态完整、分布均匀的晶粒。由实验结果可以推断出C_(60)单晶是一种二维成核,层—层生长机制。


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