Поверхностные характеристики р-металлов и их двойных сплавов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

АШХОТОВ ОЛЕГ ГАЗИЗОВИЧ

Поверхностные характеристики р-металлов и их двойных сплавов

Специальность: 01.04.14 - Теплофизика и молекулярная физика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

НАЛЬЧИК - 1997

Работа выполнена в Кабардино-Балкарском государственном университете им. Х.М. Бербекова

Официальные оппоненты: - доктор физико-математических наук,

профессор Борисов С.Ф.

- доктор физико-математических наук, профессор Дадашев Р.Х.

- доктор физико-математических наук, профессор Хоконов М.Х.

Ведущая организация; Институт металлургии УрО РАН

Защита диссертации состоится 20 июня 1997г. в 15.00 час. на заседании диссертационного совета Д 063.88.01 в Кабардино-Балкарском государственном университете по адресу. 360022, г.Нальчик, уд.Чернышев-ского, 173, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кабардино-Балкарского государственного университета

Автореферат разослан 15 мая 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного-^

совета, к.ф.-м.н., доцент >С7с А.А.Ахкубеков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Исследование поверхностных явлений в металлах, полупроводниках и диэлектриках является в настоящее время актуальным научным направлением. Интерес к ним обусловлен, прежде всего, той определяющей ролью, которую они играют во многих практически важных процессах. Их необходимо учитывать при поиске принципиально новых технологических решений в микроэлектронике, интегральной оптике, в области прямого преобразования энергии и создания композиционных материалов.

В свою очередь научно-технический процесс требует глубоких и разнообразных сведений о свойствах поверхности твердых тел и жидкостей, о процессах, протекающих на этих поверхностях на атомно-элекгронном уровне. Для получения таких данных имеются методы исследования поверхности, в которых широко используются радиотехнические устройства, телевизионная техника, автоматика и ЭВМ. Эти методы отличает высокая чувствительность к поверхностным слоям (-1-10 нм), возможность не только качественного, но и количественного контроля состояния поверхности вещества, оперативность получения информации и т.п.

В настоящее время наибольшее распространение получили установки комплексного анализа поверхности, где базовым методом является электронная оже-спектроскопия. Привлечение этого метода в сочетании с другими видами электронной спектроскопии обеспечивает эффективное изучение поверхностных процессов. Отличает подобные установки высокая стоимость и сложность конструкций.

К настоящему времени в литературе уже имеется информация о процессах, происходящих на поверхности, для более чем 60 бинарных металлических растворов в твердом состоянии. Эти данные свидетельствуют о том, что поверхность твердых тел чрезвычайно чувствительна к внешним воздействиям (ионное облучение, температурное воздействие, влияние состава остаточного газа и т.п.). Если процессы сегрегации в твердой фазе изучаются достаточно интенсивно, то жидкости практически не исследуются. Так, по изучению поверхностей жидких растворов, в литературе до недавнего времени имелись лишь единичные работы. Между тем, достаточно интенсивно проводились работы по измерению поверхностного натяжения чистых металлов, двойных и тройных сплавов.

Последние исследования показали, что полученные значения поверхностного натяжения нуждаются в проверке, гак как при измерениях не контролировалась ситуация на поверхности. Не изучены процессы образования окисных пленок в различных фазовых состояниях Слабо изучено влияние газовой фазы на поверхностное натяжение и процессы перераспределения компонентов между поверхностью и объемом в бинарных жидких растворах. Практически отсутствуют данные о влиянии фазовых переходов на поверхностную сегрегацию компонентов в двойных системах.

Целью настоящей диссертационной работы является разработка экспериментального оборудования для комплексной диагностики поверхности, методик приготовления и хранения химически активных образцов, подготовки исследуемой поверхности, экспериментальное исследование процессов, происходящих на поверхности р-металлов и их бинарных сплавов в различных фазовых состояниях, методами электронной оже-спектроскошш, спектроскопии характеристических потерь энергии и лежащей капли, а также расчет ряда термодинамических характеристик поверхности, дающих информацию об активности компонентов в объеме и на поверхности, о ближнем порядке в поверхностных слоях жидких металлических растворов и др.

Актуальность темы и практическое значение полученных результатов

Изучение металлов и сплавов в жидком состоянии представляет значительный интерес: во-первых, эти исследования позволят выяснить роль фазового состояния вещества на механизмы таких явлений, как поверхностная сегрегация; во-вторых, наличие численных значений поверхностной концентрации и поверхностного натяжения, полученных в одинаковых экспериментальных условиях, позволит корректно рассчитать ряд термодинамических параметров поверхности; в-третьих, знание процессов, происходящих на поверхности в твердом и жидком состояниях, даст возможность использовать эти результаты на практике.

Разработка автоматизированного экспериментального оборудования для диагностики поверхности на базе простых схем позволила реализовать упрощенную установку, которую можно тиражировать в ограниченных лабораторных условиях.

Исследование сегрегации примесей и компонентов в различных фазовых состояниях в двойных системах значительно продвинуло решение проблем в вакуумной электронике, связанных с малым выходом в производстве мишеней видиконов, иконоскопов, суперортиконов и др., так как известно влияние даже незначительного количества примесей на качество светочувствительных пленок. Здесь же были решены вопросы получения долговременных герметичных уплотнений через индий и олово. Полученные данные использовались при создании припоев с улучшенными характеристиками.

Полученные результаты позволили рассчитать ряд труднодоступных термодинамических параметров, таких как поверхностные активности и коэффициенты активности, параметры ближнего порядка в поверхностных слоях и др.

Результаты этих исследований используются также в курсе лекций по термодинамике поверхности, в лабораторных практикумах курсов

"Специальные методы диагностики поверхности материалов полупроводниковой техники" и "Автоматизация физического эксперимента".

Эти данные необходимы для построения теорий адсорбции и фазовых переходов. Результаты исследований могут быть использованы для постановки новых экспериментов по исследованию взаимодействия заряженных частиц с поверхностью жидких металлов и сплавов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработано автоматизированное экспериментальное оборудование для комплексной диагностики поверхноста, отличительной особенностью которого является возможность его создания в ограниченных лабораторных условиях на основе предложенных простых схем и возможность исследования объектов в различных фазовых состояниях с привлечением методов электронной спектроскопии поверхности и метода лежащей капли.

2. Разработаны методики загрузки, приготовления и диагностики поверхности химически активных металлов в различных фазовых состояниях.

3. Впервые изучены для некоторых р-металлов и их двойных сплавов процессы образования оксидных и адсорбционных пленок в твердом и жидком состояниях.

4. Впервые измерены поверхностные концентрации и поверхностное натяжение р-металлов и их бинарных сплавов в одинаковых экспериментальных условиях при строгом контроле за чистотой поверхности.

5. Впервые "in situ" изучено влияние адатомов кислорода на поверхностные концентрации и поверхностное натяжение в индиевых сплавах.

6. Обнаружено специфическое влияние фазового перехода I рода на процессы поверхностной сегрегации в изученных сплавах.

7. По данным оже-анализа поверхности растворов и полученным значениям поверхностного натяжения проведен расчет параметров ближнего порядка в поверхностных слоях, термодинамических функций смешения и избыточных термодинамических функций поверхноста. Предложена схема расчета коэффициентов активности на поверхности и в объеме.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты диссертационной работы:

1. На поверхностях жидких капель металлов (натрий, калий, цезий, индий, галлий, олово, свинец, таллий и висмут), сформированных в сверхвысоком вакууме, созданном системами безмасляной откачки, присутствует адсорбционный слой, содержащий углерод, кислород, серу и их соединения. Лучшим способом очистки поверхностей жидких металлов и сплавов от этих примесей является ионная аргоновая бомбардировка с экспозицией поверхности в вакууме или среде очищенного кислорода (для примесей углерода и его соединений) в течение нескольких часов. Примеси на поверхности щелочных металлов эффективно удаляются непродолжительной электронной бомбардировкой.

2. При окислении олова вначале образуется пленка, состоящая преимущественно из SnO, на которую затем наращиваются слои Sn02. Окис-ная пленка на индии состоит из In 303, которая легко диссоциирует под электронным пучком. В обоих случаях окисная пленка завершается несколькими слоями свободного кислорода.

3. Зависимость "поверхностный состав - объемный состав" расплавов всех изученных систем имеет плавный характер. Политермы поверхностного состава всех изученных сплавов имеют линейный ход.

4. Значения поверхностного натяжения для изученных металлов и двойных сплавов на их основе выше справочных на 50-150 мН/м.

5. Наличие экстремумов на изотермах поверхностного натяжения для бинарных систем In-Sn, Ga-Sn. Ga-Bi обусловлено присутствием на исследуемой поверхности некоторых примесей.

6. Фазовое состояние в двойных сплавах влияет на распределение компонентов между поверхностью и объемной фазой. Кристаллизация жидких сплавов индий-свинец сопровождается возрастанием поверхностной концентрации свинца. При фазовых переходах первого рода в растворах индий-галлий наблюдается инверсия коэффициентов распределения компонентов между поверхностью и объемом. ...

7. Поверхностная активность примесей серы зависит от фазового состояния индия. В твердом состоянии сера сегрегирует на поверхность индия (из газовой фазы), плавление же образца сопровождается растворением серы объемных слоях индия.

8. Образование субмонослойных кислородных покрытий на поверхностях сплавов индий-свинец и индий-висмут приводит к уменьшению концентрации поверхностно-активных компонентов. Окисление поверхности указанных сплавов стимулирует диффузию индия из объема. Концентрационная зависимость состава поверхности жидких сплавов индий-олово в зависимости от концентрации кислорода на поверхности характеризуется знакопеременными отклонениями от идеальности.

9. Параметры ближнего порядка для первой координационной сферы, термодинамические функции смешения и избыточные термодинамические функции в поверхностных слоях жидких растворов существенно отличаются от аналогичных величин в объеме растворов.

Апробация результатов.

По теме диссертации опубликованы 52 работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

III Всесоюзной конференции по строению и свойствам металлических расплавов (СверддовскД978г.);

VIII Всесоюзной конференции по поверхностным явлениям в расплавах и контактирующих с ними твердых фазах (Киржач, 1979г.);

IV Всесоюзной конференции по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов (Свердловск, 1980г.);

1 Всесоюзной конференции по физике, химии и механике поверхности (Черноголовка,! 981 г.);

I Всесоюзной конференции по физике, химии и механике поверхности (Приэльбрусье, 1981г.);

IV International Conference on Electron Spectroscopy (Moscow, 1982г.);

IX Всесоюзной конференции по поверхностным явлениям в расплавах и контактирующих с ними твердых фазах (Николаев, 1982г.);

VIII Всесоюзной конференции по локальным рентгеноспектраль-ным исследованиям и их применению (Черноголовка, 1982г.);

Всесоюзной конференции по научному приборостроению (Рязань 1983г.);

12 Республиканской научной конференции по проблемам машиностроения (Нальчик 1984г.);

XII Северо-Кавказских чтениях по физике (Махачкала, 1984г.);

Всесоюзном совещании по методам и аппаратуре для ядерно-

физического анализа состава и структуры поверхности вещества (Ростов, 1984г.);

Республиканской научо-теоретической конференции, посвященной 40-летию Победы советского народа в Великой Отечественной войне (Нальчик. 1985г.);

1 отраслевой конференции молодых специалистов (Нальчик, 1985г.);

X Всесоюзной конференции по поверхностным свойствам расплавов и твердых тел на различных границах раздела и применение в материаловедении (Киржач, 1986г.);

XIII Республиканской конференции по проблемам машиностроения (Нальчик, 1986г.);

XII Всесоюзной конференции по микроэлектронике (Тбилиси, 1987г.);

Научно-практической республиканской конференции "Молодежь -народному хозяйству" (Нальчик, 1988т.);

IV Всесоюзной школе-семинаре по поверхностным явлениям в расплавах и дисперсных системах (Грозный, 1988г.);

Школе-семинаре по спектроскопическим методам анализа поверхности аморфных и жидких металлов (Челябинск, 1990г.);

XI Всесоюзной конференции по поверхностным явлениям в расплавах и технологиях новых материалов (Киев, 1991г.);

An international Conference High Temperature Capilarity (Slovakia, 1994r.);

Всероссийской конференции по физике межфазных явлений и процессов взаимодействия потоков энергий с твердыми телами (Приэль-брусье, 1995г.);

10th Summer School on Computing Techniques in Physics (Czech Republic, 1995r.);

7th international Symposium on Solubility Phenomena (Austria. 1996.);

11 th International Conference Surface Forces (Russia. Moscow. 1996).

Доклады по теме диссертации были сделаны на региональном семинаре по физике межфазных явлений им. С.Н.Задумкина. а также на научных семинарах кафедр физических основ микроэлектроники и молекулярной физики Кабардино-Балкарского государственного университета (Нальчик, 1976-1997).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, приложения и списка литературы. Объем работы составляет 316 страниц, в том числе 95 рисунков, 23 таблицы. Список цитированной литературы включает 258 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована ее цель, указаны конкретные задачи и новизна полученных результатов, изложены защищаемые положения, а также дана краткая характеристика материалов диссертации.

Изложение результатов диссертационной работы разбито на три главы.

В первой главе рассмотрены методы диагностики поверхности неорганических материалов и аппаратура, обеспечивающая их реализацию. Показано, что метод электронной оже-спектроскогши (ЭОС) целесообразно сочетать с другими методами изучения поверхности. С технической точки зрения проще всего комбинировать ЭОС со спектроскопией характеристических потерь энергии первичными электронами (СХПЭЭ), спектроскопией потенциала появления (СПП) и др. В практическом плане в этом случае экспериментатор получает возможность изучать не только элементный состав поверхности, но и ее структуру. Были выбраны, как наиболее совместимые, два метода диагностики поверхности - ЭОС, СХПЭЭ, а также для измерения поверхностного натяжения - метод лежащей капли.

Далее в главе описывается комбинированная установка диагностики поверхности, разработанная автором на базе серийно выпускаемого сверхвысоковакуумного модуля УСУ-4. Функциональная схема установки представлена на р не. 1.

Рис. 1. Функциональная схема комбинированной установки диагностики поверхности: 1 - электронно-оптическая система для ЭОС и СХПЭЭ; 2 - фланец ДУ-50; 3 - ионная пушка; 4 - система шлюзования; 5 -датчик масс-спектрометра ИПДО-2; 6 - фланец для МИ-27; 7,8 - смотровые окна; 9.10, 1 ] - вентили; 12,13 - цеолито-вые насосы; 14 - натекатели; 15 - смесители; 16 - газовые баллоны; 17 - датчики ЛТ-2, ПМИ-2; 18 - осветитель; 19 - фотоаппарат; 20 - катетометр; 21 - приемный тракт на базе селективного усилителя В6-9; 22 - генератор синусоидального напряжения; 23 - блок силовой коммутации; 24 - блок питания электронной пушки; 25 - цифро-аналоговый преобразователь В1-13; 26 - ЭВМ 1ВМ 286/287

Установка включает в себя сверхвысоковакуумный модуль с системой шлюзования, рабочую камеру, приборы питания, измерительную и вычислительную аппаратуру, обеспечивающую выбор метода, управление и контроль за ходом эксперимента, сбор и накопление первичной информации, а также последующую математическую обработку.

Установка имеет две безмасляные ступени откачки: предварительную и сверхвысоковакуумную. Предельный рабочий вакуум в камере спектрометра ~Ы0"8 Па. Установка снабжена системой шлюзования для загрузки образцов без разгерметизации рабочей камеры. Имеется система получения газовых сред с контролируемым составом.

Особенностью данной установки является то, что она позволяет анализировать поверхность в твердом и жидком состояниях. Для этой цели имеются два держателя образцов: первый - для твердых образцов такого типа, как и в серийно выпускаемых приборах, второй - для анализа образцов в твердом и жидком состояниях, представляющий собой подложку, прогреваемую печью из молибденовой фольги, на которой устанавливается графитовая или корундовая подложка для образца. Такой держатель дает возможность формировать жидкие капли с максимальным диаметром, что в свою очередь позволяет реализовать, при соответствующей юстировке образца, метод лежащей капли (рис.2).

14

Рис. 2. Сверхвысоковакуумная камера установки и держатель образца: 1 - манипулятор образца; 2 - энергоанализатор АЦЗ; 3,4 - смотровые окна; 5 - датчик ВИ-14; б - к вакуумному модулю; 7 - держатель образца; 8 - образец; 9 - графитовая подложка; 10 - нагреватель; 11 - основание; 12 - тепловые экраны; 13 - ось манипулятора; 14 - термопара.

В качестве источника возбуждения в установке используется электронная пушка, позволяющая формировать электронный пучок диаметром 0.5-1 мм, при токе 10-100 мкА. На всем интервале энергий (10-3000эВ) пушка обеспечивает относительно высокую монохроматичность (0.5-1 эВ ширины на 0.7 высоты ).

Для создания непрерывного пучка понов в установке используется ионная пушка. Блок вытягивающих, фокусирующих и ускоряющих линз позволяет формировать ионные пучки сечением до 50 мм2 при токе 1-10 мкА и энергии 100-1000 эВ, которые использовались для очистки исследуемой поверхности.

Для выделения тонкой структуры спектров ВЭЭ и их регистрации в установке используется электростатический анализатор типа "цилиндрическое зеркало" (АЦЗ) с электронно-оптической схемой "ось-ось", работающий в режиме фокусировки второго порядка.

Значительное внимание было уделено создан то приемного тракта электронного спектрометра. Разработаны оригинальные схемы узкополосного селективного предусилителя с кварцевым фильтром, формирователя импульсов управления работой электронной пушки, формирователя импульсов модуляции с прецизионной установкой частоты, многоканального стабилизированного блока питания для источников заряженных частиц и др. Все это позволило построить приемный тракт, в котором сведены к минимуму помехи, дающий возможность оперативно переходить от регистрации спектров в режиме ёМ/УЕ к И(Е). В приемном тракте реализована цифровая система синхронного детектирования, которая позволяет избежать многих недостатков, присущих аналоговому детектированию. В отличие от обычной методики электрического усреднения (интегрирования) мгновенных отсчетов, в нашем случае можно воспользоваться более сложными (и лучшими) методами цифровой обработки сигналов. С помощью математической обработки полученных отсчетов можно реализовать дополнительную обработку сигналов в приемном тракте, невозможную при регистрации сигналов традиционным способом. Появляется также возможность оценивать значение в каждой экспериментальной точке по достаточно большой выборке (количество усредняемых периодов можно изменять программным путем) данных, собранных в строго определенные моменты времени, что дает возможность игнорировать в приемном тракте коммутационные и переходные помехи. При увеличении частоты модуляции увеличивается количество периодов, регистрируемых в единицу времени, что позволяет либо улучшить отношение сигнал-шум в измерительном тракте, либо поднять скорость регистрации данных. Кроме того, в предлагаемом приемном тракте на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) подается сигнал переменного напряжения, что дает возможность устранить гальваническую связь АЦП с экспериментальной установкой, используя переходной трансформатор.

В качестве аппаратных средств автоматизации нами были использованы контроллер АЦП с шестнадцатью аналоговыми каналами ввода и двумя шестнадцатиразрядными портами цифрового вывода, два цифро-аналоговых преобразователя с большим динамическим диапазоном (01000 вольт) типа В1-13, блок силовой коммутации и IBM-совместимый компьютер 1ВМ-286/287-14мГц.

Установка сопрягается с ЭВМ следующим образом:

- через один из аналоговых входов платы АЦП производится чтение выходного сигнала селективного усилителя, преобразование его в цифровой код и его дальнейшая обработка. При этом имеется возможность производить измерения (температура эксперимента, остаточное давление, токи заряженных частиц и пр.) по остальным 15-ти каналам АЦП;

- через два шестнадцатиразрядных порта цифрового вывода производится управление приборами В1-13, предназначенными для формирования тормозящего поля в АЦЗ и подачи необходимых потенциалов на электроды электронной пушки;

- посредством блока силовой коммутации производится включение или выключение различных приборов установки (приборы В1-13, Г6-36. В6-9. источники питания ВЭУ, источники питания электронной пушки и пр.).

В настоящей работе предлагается простой вариант схемы блока силовой коммутации, который предназначен для программного или непосредственного включения/выключения различных электрических устройств и приборов, входящих в состав установки. Блок позволяет программно управлять с микроЭВМ IBM AT восемью независимыми релейными коммутаторами. Мощность, потребляемая нагрузкой любого характера для одного канала, определяется типом релейного коммутатора (в нашем случае не более 1 кВт). Блок силовой коммутации состоит из блока питания, блока регистров, интерфейса шины микроЭВМ, переключателей местного управления и блока выходных ключей.

Для обслуживания автоматизированной установки был разработан пакет программ, состоящий из программ управления спектрометром и записи данных в виде файла на магнитный диск компьютера, программ математической обработки, а также программ качественного и количественного анализа спектров.

Представленная в первой главе комбинированная установка диагностики поверхности была разработана в лабораторных условиях и сочетает в себе простоту и широкие возможности в эксперименте по физике и химии поверхности. Ограниченные лабораторные условия не повлияли на возможности реализованной установки, а наоборот явились дополнительным стимулом к созданию простых и надежно работающих узлов.

В связи с тем, что эксперименты по исследованию поверхности металлов и бинарных сплавов с использованием современных методов диаг-

Таол 1.1 ктс'гмк'спь'-актпиныс примеси. г6нир>жениые ни металлах м жмлк'ом

состоянии

ностики поверхности в разных фазовых состояниях проводились впервые, особое внимание было обращено на разработку способов приготовления компонентов, их загрузки в сверхвысоковакуумную камеру, получения сплавов и очистки поверхности. Вторая глава посвящена подробному анализу этих вопросов. В главе описаны разработанные способы отбора, хранения и очистки поверхности образцов химически активных металлов. Представлены использованные в работе устройства для осуществления этих способов.

Значительное внимание уделено анализу источников капиллярно-активных примесей на поверхности исследуемых образцов, а также способов их удаления.

В табл.1 приведены обнаруженные примеси на жидких поверхностях исследованных металлов. Примесью, характерной для всех металлов, являются углеродсодер-жащие соединения. На поверхности индия наблюдается некоторое количество серы. Обнаружено скачкообразное возрастание концентрации примесей кислорода и серы при переходе индия из жидкого состояния в твердое. Обе примеси исчезали при плавлении образца (объемное содержание примесей 0.001 ат.%.). Эффект был обратимый, то есть кристаллизация приводила к первоначальному восстановлению концентрации примесей на поверхности индия. Первый прогрев индия выше температуры плавления приводил к полному исчезновению Б с поверхности, а последующие циклы обеспечивали в поверхностных слоях 0,04 монослоя серы (которая, кстати, легко удалялась ионной бомбардировкой). Появление обратного уровня серы на поверхности можно обьяснить образованием некоторого количества 1пБ на поверхности вследствие первого цикла нагрева.

Полученные результаты позволили сделать вывод, что очистка поверхностей жидких металлов и сплавов имеет свои особенности.

Во-первых, скорость диффузии примесей из обьема к поверхности гораздо выше, что затрудняет процесс очистки поверхности образца.

Во-вторых, из-за относительно высокой химической активности поверхности расплавленного металла процессы хемосорбции идут более интенсивно, что предъявляет повышенные требования к чистоте сверхвы-соковакуумиой рабочей камеры, подложки и газа, используемого для ионной бомбардировки.

'.»льмьт II РИМ К С II

г О I' N

N3 - + - + - -

К - + - + - -

Ся - + - + - -

О а + + + -

1п + + + - -

Яп - + - + -

РЬ - + - + - +

Т! - + + • -

131 - + + - -

При необходимости очистку поверхности образца, сформированного в виде лежащей капли, можно проводить и в твердом состоянии с последующим плавлением. В этом случае необходимо только учитывать, что поверхность объекта исследования в твердом состоянии очищается лишь частично (20-30 % от всей поверхности) и плавление приводит к равномерному "размазыванию" примесей по всей поверхности, поэтому полная очистка может быть обеспечена циклами "кристаллизация - ионная обработка - плавление - кристаллизация - ионная обработка". Более удобным способом, на наш взгляд, является очистка поверхности образца в жидком состоянии.

И, наконец, к имеющимся способам очистки поверхности жидких образцов можно добавить еще один - бомбардировка поверхности электронным пучком с энергией в несколько кэВ, но эффект очистки поверхности в этом случае наблюдается только для щелочных металлов.

Было также показано, что помимо ЭОС для контроля чистоты исследуемой жидкой поверхности можно использовать и С-ХПЭЭ (рис.3).

\

Рис. 3. Спектры характеристических потерь энергии для жадного (773К) олова после загрузки (1) на разных стадиях очистки поверхности (2,3), для атомарно-чистой поверхности (4). Пик 1-междузонный переход. 2,3-поверхностный и объемный плазмоны, пик 4-лотери на ионизацию 4с1э/2л,2 уровней

30 20 10 О ДЕ, эВ

Исследование поверхностей жидких металлов и сплавов современными методами анализа также сопряжены с дополнительными трудностями, которых цет при работе с твердыми образцами. Прежде всего необходим резервуар или подложка, куда можно поместить исследуемую жидкость. Материал, из которого выполнена подложка, должен выдерживать тщательную предварительную обработку, химическое взаимодействие материала подложки с образцом должно быть полностью исключено. Необходимо обеспечить электрический контакт с образцом для создания требуемых электрических полей. В настоящей работе в качестве подложки вначале использовалась алюмооксидная керамика, причем электрический контакт с образцом выполнялся через вольфрамовую нить, вводимую в исследуемую жидкость через высверленное в керамике отверстие. Помимо проблем с электрическим контактом, использование подложек из оксида алюминия вызывает сложности с получением атомарно-чистой поверхности образца. Из наших данных 14

(оже-анализ и СХПЭЭ) следует, что количество атомов кислорода на поверхности жидкого образца, расположенного на подложке нз А1203, больше, чем в других случаях. Поэтому предпочтительным, на наш взгляд, является использование графита в качестве материала подложки.

При проведении эксперимента с жидкостями требуется учитывать давление паров, либо выбирать объекты исследования с заведомо малой упругостью пара. В этом смысле подходящими объектами являются те, которые имеют давление пара при температуре эксперимента не более 10"3 Па. Это гарантирует от искажающего влияния ионных токов, возникающих при ионизации паров металлов электронным ударом (если зондирующие частицы - электроны), исключает перекачку легколетучего компонента в вакуум и позволяет иметь атомарно-чистую поверхность в течение всего времени эксперимента. Другим моментом, который необходимо учитывать при исследовании жидких образцов и, особенно, при изучении фазовых переходов типа плавление-кристаллизация - изменение кривизны поверхности с температурой, что, в свою очередь, приводит к выходу зондируемого участка поверхности из фокальной плоскости энергоанализатора заряженных частиц. Зондирование заряженными частицами (например, в методе ЭОС) желательно проводить на максимальном диаметре, так как сдвиг пучка зондирующих частиц вверх/вниз от максимального диаметра приводит к значительному уменьшению тока вторичной электронной эмиссии в цепи коллектора энергоанализатора.

Во второй главе представлены оже-спектры щелочных металлов, которые удалось получить благодаря разработанной методике приготовления образцов. Описаны полученные электронные спектры (оже-и ХПЭ) для р-металлов и показано, что форма спектров и энергетическое положение пиков не зависит от фазового состояния. Определены факторы оже-чувстви-тельности чистых металлов в жидком состоянии. Изучена тонкая структура оже-спектров ¡металлов, показана возможность разрешения дублета пиков индия и олова (рис.4).

Рис. 4. Оже-спектры индия, записанные при разных амплитудах (от пика до пика) модуляции тормозного потенциала: спектр1-2 В; спектр 2 -1.7 В; спектр 3-1.2 В; спектр 4-0.8 В; спектр 5 - 0.4 В

400

Е, эВ

В этой главе также рассмотрены вопросы количественной интерпретации полученных результатов, разработан алгоритм расчета поверхностных концентраций с учетом матричных эффектов.

В третьей главе описаны результаты, полученные при исследовании поверхности Ыа, К, Сэ, Оа, 1п, 8п, Т1, РЬ, В1 и одиннадцати двойных сплавов перечисленными методами.

Как известно, измерение поверхностного натяжения проводится более ста лет. Несмотря на накопленный опыт, даже на современном уровне развития эксперимента результаты измерения поверхностного натяжения сильно различаются даже в том случае, когда в различных лабораториях используются одни и те же методы при прочих равных условиях. В третьей главе эта ситуация рассмотрена в хронологическом порядке на примере данных, полученных для ряда металлов разными исследователями. Показано, что в литературе встречаются значения поверхностного натяжения (а), значительно отличающиеся от общепринятых.

Нами было изучено влияние поверхностно-активных примесей на поверхностное натяжение чистых р-металлов. Под капиллярно-активными примесями в данном случае понимались в основном углеродсодержащие соединения (СН и СО), появляющиеся вследствие контакта исследуемой поверхности с атмосферой на этапе подготовки образца. Рид.5 иллюстрирует полученные результаты для висмута.

б,мДж/м*

Рис. 5. Температурные зависимости поверхностного натяжения вис мута до (кривая 1) и после (кривая 2) очистки поверхности и галлия (кривая 3) с ато-мармо-чистой поверхностью

Здесь представлены политермы с для висмута, полученные сразу после загрузки и формирования капли, когда на поверхности присутствуют углеродсодержащие примеси на уровне 0.5 монослоя (кривая 3) и для висмута с атомарно-чистой поверхностью (кривая 2). Видно, что при наличии на поверхности примесей наблюдается заметное уменьшение значений о. На рис.5 (кривая 1) показана также температурная зависимость поверхностного натяжения для атомарно-чистой поверхности галлия.

На рис.6 представлены значения о, полученные на разных этапах ионной обработки поверхности индия начиная с момента загрузки и фор-

п. мДж/ы' limn inn» /гочз.Лснг.

мирования капли до образца с атомарно-чистой поверхностью (кривая 1), а также влияние на о разных доз (1 Ленгмюр=10"4 Па' сек) кислорода (кривая 2).

Рис. 6. Зависимость поверхностного натяжения индия от времени ионной бомбардировки (кривая 1) и от дозы кислорода (кривая 2)

Результаты измерения ст изученных металлов с атомарно-чистыми поверхностями хорошо передаются линейными уравнениями:

= 860-0,19 (Т-ТШ1 ), ск =474-0,15.(Т-Т„.),

ат, = 565 -ОЛ 4• (Т -Тш| ), с,„ = 701-0,045-(Т-Т1Ш), oSn = 645 - 0,160- (Т - Т1ш ), 0,,ь =536-0,20-(Т-Тпл ), где Т,„, -температура плавления металла.

В третьей главе представлены результаты, полученные при изучении процессов сегрегации на поверхности чистых р-металлов и бинарных сплавов на их основе в различных фазовых состояниях (табл.2). Одновременно ("in situ") в строго контролируемых условиях измерялось поверхностное натяжение двойных сплавов.

До недавнего времени щелочные металлы исследовались только в виде тонких пленок, создаваемых непосредственно в камерах спектрометров. Только когда был разработан метод приготовления, загрузки в сверхвысоковакуумную камеру и очистки поверхности появилась возможность изучать массивные образцы. Нами были получены оже-спектры и определены факторы оже-

чувствителыюсти для Na, К, Cs и на основе этих результатов построена изо-, терма поверхностных концентраций в

1 абл.2. 'Экспериментальные лалшлс лр поверхностной сегрегации iiii сплииои с атомарно-чпстои поверхностно

ПК'ТНМА Метод анлтпа ОШ'КГЛЦИЯ

ТВ. сост. Ж11ДК.

Ка-К 'ЮС - K.

ln-Sn 'JOC In/Sn In/Sn

In-Ga :юс Ga In

Ga-TI ■юс - T1

Ga-Sn :юс - !in

Oa-Bi ■н )C - Bi

In-Pb 'X")C Ph Pb

Sn-Pb Pb Pb

In-Hi '«) с Hi Hi

Sn-13i ■><. >c lit m

Tl-Jii 'MJC - Bi

жидком состоянии для №-К. Для указанной системы калий является поверхностно-активным веществом по отношению к натрию при 373К на всем концентрационном интервале. Полученные результаты хорошо согласуются с предсказаниями электронно-статистической теории.

Современные методы анализа поверхности позволили ответить на ряд вопросов, возникших при изучении поверхностных характеристик бинарных сплавов в жидком состоянии. Известно, что в течение ряда лет для бинарной системы 1п-Ьп были получены разноречивые результаты при измерении поверхностного натяжения. Разными авторами были получены изотермы а (рис.7) с плавным ходом и пологим минимумом. Этот разнобой попытались объяснить авторы настоящей работы, которые получили значения равновесного поверхностного состава в твердом и жидком состояниях для бинарных сплавов 1п-&п.

о мДж/ч

X.

Рис. 7. Изотермы поверхностного натяжения жидких растворов 1п-8п при 773К, полученные

методом лежащей капли: 1,2 - наши данные, полученные в сверхвысоком вакууме 10" Па и с • парциальным давлением кислорода 10'' Па соответственно; 3 - литературные данные

На рис.8 представлены полученные изотермы поверхностного состава для этой системы при 773К. Сразу после загрузки компонентов и образования сплавов 1п-8п была получена изотерма с взаимной активностью компонентов (кривая 1 на рис.8).

Рис. 8. Изотермы (Т=773К) поверхностной концентрации для системы 1п-Бп: кривые 1,3 - построены по данным оже-анализа в газовых средах с парциальным давлением кислорода 10"3Пан 10'5 Па соотвегственно; кривая2 - построена по данным, полученным для атомарно-чистой поверхности

Прогрев образцов при 773К в среде кислорода в течение нескольких часов изменял ход изотермы (кривые 2,3 на рис.8). Данные оже-анализа в этом случае свидетельствовали о том, что исследуемые поверхности свободны от углеродсодсржащих примесей. Основным механизмом удаления адсорбированного на поверхности углерода являлась его реком-

бинаиия в молекулы с атомами кислорода по схеме Ленгмюра-Хиншел-вула с последующей десорбцией образованных молекул. В соответствии с теориями поверхностного натяжения взаимная активность компонентов на поверхности должна приводить к экстремумам на изотермах поверхностного натяжения. Расчеты а по фундаментальному уравнению поверхностного слоя конечной толщины действительно дают кривые а и с максимумом и минимумом. Эти расчеты подтверждаются и прямыми измерениями поверхностного натяжения сплавов Ш-Эп в сверхвысоком вакууме и средах кислорода с разным парциальным давлением (рис.7, кривые 1,2).

На рнс.9,10 представлены результаты измерения поверхностных концентраций сплавов 1п-Оа и Бп-Оа в интервале температур от ликви-дусных до 773К.

( О I >

X. ат.°о1п о. мДж/м

Рис. 9. Изотермы (Т=773К) поверхностной концентрации и поверхностного натяжения для бинарной системы 1п-Оа: кривая 1 - литературные данные; 2,3 - наши данные

На рис.10 представлены результаты расчетов поверхностных концентрации для 8п-Оа, полученных по уравнениям с учетом матричных эффектов (кривые 1,2), корректировочных факторов (кривая 3) и факторов оже-чувствителыюсти (кривая 4). Анализ полученных изотерм позволяет сделать вывод, что игнорирование матричных эффектов может влиять на рассчитываемые значения поверхностных концентраций не только количественно, но и качественно.

Рис. 10. Изотермы (Т=773 К) поверхностных концентраций для Би-йа,рассчитанные с учетом матричных эффектов (кривые 1,2), корректировочных факторов (кривая 3) и факторов оже-чуствительности (кривая 4)

Система Оа-Эп в некоторых работах характеризуется изотермами поверхностного натяжения с аномальными участками. На диаграмме состояния Оа-вп отсутствуют химические соединения, поэтому многие исследователи сделали вывод о наличии ближней упорядоченности на поверхности. О природе экстремумов на изотермах сг существовала и другая точка зрения, которая сводилась к утверждению, что подобные системы необходимо рассматривать не как двойные, а как "псевдотройные" системы. Сторонники этой позиции предполагали на исследуемой поверхности наличие неконтролируемых примесей, которые могут существенно влиять на поверхностное натяжение.

На рис.11 приведены изотермы а, полученные нами в сравнении с литературными данными.

Рис. 11. Изотермы (773К) поверхностного натяжения для сплавов 8п-Оа: 1- наши данные; 2 - рассчитанная по уравнению Жуховицкого; 3 - литературные данные

Сравнение изотерм, полученных нами для атомарно-чистых поверхностей, с литературными данными позволяет сделать вывод, что в данном случае правы сторонники второй точки зрения о 21) 40 60 х5л,ат.% 0 природе экстремумов на

изотермах о.

Попытка обнаружить кластеры на поверхности была предпринята нами для сплавов Оа-Вь Для этого использовался метод СХПЭЭ. Предполагалось, что наличие кластеров на поверхности проявится в виде некоторых особенностей на спектрах ХПЭ. Были изучены спектры ХПЭ чистого висмута и двух сплавов, для одного из которых в литературе наблюдались экстремальные значения о. Спектры характеристических потерь чистого висмута и сплавов, для которых наблюдалось (33.2 ат.% В1) и не наблюдалось ( 71.2 ат.% В1 ) аномальное возрастание о. достаточно хорошо согласуются между собой, что, на наш взгляд, свидетельствует об отсутствии кластеров на поверхности. По нашим данным, для этой системы сингулярные точки отсутствовуют как на изотермах а, так и на изотермах поверхностной концентрации.

с, мДж/мг

/' 2 ) з / о °

7- и л

Изотермы поверхностной концентрации, полученные для систем 1п-РЬ и Яп-РЬ при Т=643К, представлены на рис.12.

Рис. 12. Изотермы (Т-643К) поверхностной концентрации и поверхностного натяжения для систем 1п-РЬ (для кривых 2,3 ¡-компонент - свинец) и олово-свинец (для кривых 1,4 ¡-компонент - олово)

Расчет поверхностных концентраций показывает избыточное содержание свинца в поверхностных слоях сплавов.

Так же, как и в свинцовых системах, при изучении поверхности сплавов индий-висмут и олово-висмут обращалось особое внимание на чистоту поверхности, так как низкоэнергетические оже-переходы весьма чувствительны к загрязнениям. Полученные результаты расчетов поверхностных концентраций в сплавах 1п-ЕН и Бп-В! приведены на рис. 13.

Рис. 13. Изотермы (Т=643К) поверхностной концентрации и поверхностного натяжения для систем 1п-В1 (для кривых 1,4 ¡-компонент - индий) и олово-висмут (для кривых 2,3 ¡-компонент - олово)

Всего изучено по восемь сплавов на всем концентрационном интервале при температуре 573К. На рис.13 представлены изотермы для 1п-Ш и Хп-В1, где в качестве ь компонента в системах выбран висмут (Х: =Хт, Х}°)=ХЙ)) и олово (X, = Х5л, Х|0> = Х!"'). Эти изотермы свидетельствуют о сегрегации висмута в поверхностных слоях сплавов. Концентрационная зависимость состава в поверхностных слоях для обоих систем является ассиметричной относительно эквимолярного состава. Оценить температурную зависимость поверхностных концентраций удалось только для одного сплава из-за высокой упругости паров висмута при температурах более 573К.

Система Са-Т1 одна из немногих, расплавы которой изучались автором настоящей работы в разное время. Вначале проводились измерения

о методом "большой" капли в "классическом" варианте, который обычно предполагает использование в эксперименте стеклянной измерительной ячейки, помещенной в термостат (данные 1976г.). В этом случае была получена изотерма поверхностного натяжения с ярко выраженными экстремумами (рис. 14, кривая 1).

Рис. 14. Изотермы (Т=573К) поверхностной концентрации и поверхностного натяжения для бинарной системы Оа-Т1: кривая 1 - литературные данные; кривые 2.3 - наши данные

Измерение о при строгом контроле за ситуацией на поверхности дало значения о. по которым была построена изотерма, изображенная на рис.14 (кривая 2). Одновременно был проанализирован поверхностный состав из данных оже-анализа (рис.14, кривая 3). Сегрегация для этой системы была изучена только для растворов, прилегающих к чистым компонентам, что связано с высоким давлением паров Т1 и диаграммой состояния системы Оа-Т1.

Полученные результаты для бинарной системы Т1-В1 в сравнении с литературными данными представлены на рис.15.

16) , X ат.%Т1 о, мДж/м*

(О)

X. ат.% BÍ

5, мДж/м" Изотермы (623К) поверхност-

ной концентрации и поверхностного натяжения для бинарной системы TIBÍ: кривая 1 - литературные данные; кривые 2,3 - наши данные

Наши значения поверхностного натяжения изученных чистых металлов и сплавов выше аналогичных величин других авторов. Причиной различия, очевидно, является то, что при измерениях поверхностного натяжения X, атЛо Bi многими исследователями принято считать, что использование вакуума порядка 10 '' - 10"' Па создает оптимальные условия для измерения с металлических расплавов. Между тем

2

- 3/ /

•(1

5оо

460

420

3SI)

40

60

известно, что при остаточных давлениях такого порядка в газовой фазе в каждом кубическом сантиметре содержится приблизительно 1021 молекул, которые весьма активно ведут себя по отношению к исследуемой поверхности.

Необходимо также заметить, что наши значения ст для изученных металлов были получены при полном отсутствии кислорода в остаточной среде вакуумной камеры. Подобные среды получаются при использовании на основной ступени вакуумного поста магниторазрядных насосов.

Интерпретировать полученные значения поверхностного натяжения для чистых металлов и двойных сплавов можно и исходя из следующих посылок:

1. Результаты получены в равновесных условиях и завышенные значения обусловлены исключительно строгим контролем за состоянием исследуемой поверхности при измерении натяжения;

2. Результаты получены в неравновесных условгах, что и определило завышенные значения натяжения.

В пользу последнего утверждения говорит непрерывная откачка во время эксперимента, большой обьем вакуумной системы по сравнению с размерами образца, наличие температурного градиента между конструкционными элементами вакуумной камеры спектрометра и образцом. Мы попытались оценить влияние каждого из факторов на получаемые значения, снижая мощность откачивающей системы и выравнивая температуру, но все изменения укладывались в погрешность измерения 3%.

Автор настоящей работы считает, что завышенные значения натяжения явились следствием влияния нескольких факторов, рафинировать которые в наших условиях невозможно: отсутствие равновесия с паровой фазой, очистка поверхности и доведение ее до атомарно-чистого состояния, а также некоторое растворение в приповерхностных слоях аргона, использованного при облучении поверхности. На полученные результаты сильно повлиял и состав остаточных газовых сред.

В третьей главе показано специфическое влияние фазового состояния на распределение компонентов между поверхностью и объемной фазой. Кристаллизация жидких сплавов индий-свинец сопровождается увеличением поверхностной концентрации свинца. В случае фазовых переходов в растворах индий-галлий наблюдается инверсия коэффициентов распределения компонентов между поверхностью и объемом.

По данным оже-анализа проведен расчет характеристик' межчастичных взаимодействий в поверхностных слоях для жидких растворов индий-олово и олово-галлий. Расчет параметров ближнего порядка для первой координационной сферы, термодинамических функций смещения и избыточных термодинамических функций в поверхностях жидких растворов показал их существенное отличие от аналогичных величин в объеме растворов.

В третьей главе представлены данные, полученные при образовании субмонослойных кислородных покрытий на поверхностях сплавов

индий-свинец и индий-висмут. Было показано, что присутствие кислорода на поверхности приводит к уменьшению концентрации поверхностно-активных компонентов.

Адсорбция кислорода на поверхности олова приводит вначале к образованию соединений БпО, а затем БпО,. Завершают окисную пленку слои свободного кислорода. Для индия характерно образование слоя из соединений 1п203, за которыми следует несколько монослоев свободного кислорода. Облучение окисных пленок электронным пучком с энергией 23 кэВ приводит к десорбции верхних слоев кислорода и диссоциации соединений с выделением чистых металлов на поверхности.

Полученные результаты отмечены в кратких выводах к отдельным главам диссертации. В заключении приведены основные результаты диссертационной работы.

ОСНОВН ЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана и изготовлена сверхвысоковакуумная установка для анализа поверхностей материалов методами ЭОС, СХПЭЭ, лежащей капли и др. Установка позволяет в одинаковых условиях эксперимента изучать влияние фазового состояния и состава остаточного газа на поверх-постные процессы в бинарных металлических системах. Конструкция установки позволяет без особых переделок, в случае необходимости, реализовать такие методы, как СПП, ИС и др. Не проводя разгерметизации рабочей камеры, в условиях сверхвысокого вакуума можно образовывать большое число сплавов известных концентраций и измерять их поверхностные характеристики в широкой области температур. Совмещение установки с 1ВМ-подобным компьютером позволило значительно сократить время, отводимое на подготовку установки к работе и обработку получаемых данных. Установка сочетает в себе простоту реализации и широкие возможности в эксперименте. При создании установки были использованы серийные приборы и узлы, выпускаемые отечественной промышленностью, что позволяет тиражировать ее в ограниченных лабораторных условиях.

2. Был тщательно проанализирован весь ход экспериментальной процедуры определения состава поверхности жидкостей в условиях, максимально приближенных к равновесному состоянию с тем, чтобы выявить возможные промахи методического характера, если они имели место. Поскольку исходные материалы имели высокую чистоту, а методика загрузки образцов исключала возможность их значительного загрязнения, то в ходе эксперимента обращалось особое внимание на следующие моменты:

а) контроль за чистотой поверхности исследуемых образцов в ходе эксперимента;

б) термостатирование образца;

в) периодический контроль нахождения изучаемой поверхности в фокальной плоскости анализатора;

г) контроль за составом остаточного газа в камере оже-спектрометра. вариации которого приводят к изменению поверхностных характеристик.

3. Методом ЭОС и СХПЭЭ установлено, что на поверхностях жидких капель металлов (натрий, калий, цезий, галлий, индий, олово, свинец, таллий и висмут), сформированных в сверхвысоком вакууме, созданном системами безмасляной откачки, присутствует адсорбционный слой, содержащий углерод, кислород, серу, азот и их соединения. Наиболее эффективным способом очистки поверхностей жидких металлов и сплавов от этих слоев является чередование ионной бомбардировки с экспозицией в среде очищенного кислорода продолжительностью в несколько часов (в зависимости от температуры). Очистка щелочных металлов обеспечивается кратковременной обработкой поверхности электронным пучком.

На поверхности чистого индия отмечается наличие примесей серы и кислорода, появление которых связано с контактом поверхности образца с атмосферой. Многократные циклы "плавление-кристаллизация" приводят к образованию соединения 1п-5. Поверхностная активность примесей серы зависит от фазового состояния.

4. Экспериментально изучен поверхностный состав бинарных металлических систем натрий-калий, индий-олово, индий-свинец, индий-галлий, олово-галлий, индий-висмут, олово-висмут, галлий-таллий, таллий-висмут, галлий-висмут и олово-свинец в широком температурном и концентрационном интервалах. Все системы, за исключением индий-свинец, изучены впервые.

Установлено, что зависимость "поверхностный состав (Х[а)) -объемный состав (Х|)" для атомарно - чистой поверхности расплавов всех изученных систем имеет плавный характер. Политермы поверхностного состава всех изученных сплавов имеют линейный ход.

5. Образование субмонослойных кислородных покрытий на поверхностях сплавов индий-свинец н индий-висмут приводит к уменьшению концентрации поверхностно-активных компонентов. Концентрационная зависимость состава поверхности жидких сплавов индий-олово в присутствии кислорода характеризуется знакопеременными отклонениями от идеальности.

6. Показано специфическое влияние фазового состояния на распределение компонентов между поверхностью и объемной фазой. Кристаллизация жидких сплавов индий-свинец сопровождается увеличением поверхностной концентрации свинца. В случае фазовых переходов в растворах индий-галлий наблюдается инверсия коэффициентов распределена компонентов между поверхностью и объемом.

7. Адсорбция кислорода на поверхности олова приводит вначале к образованию соединений SnO, а затем преимущесгвешюЗпО,. Завершают окис-ную пленку слои свободного кислорода. Для индия характерно образование слоя из соединений 1п203. за которыми следует несколько монослоев свободного кислорода. Облучение окисных пленок электронным пучком приводит десорбции верхних слоев кислорода и диссоциации окислов.

8. Измерены значения поверхностного натяжения галлия, индия, олова, свинца, таллия и висмута и десяти двойных систем на их основе. Показано, что значения поверхностного натяжения для изученных металлов и двойных сплавов на их основе, выше справочных на 50-150 мН/м.

Показано, что наличие экстремумов на изотермах поверхностного натяжения для бинарных систем ln-Sn, Ga-Sn. Ga-Bi обусловлено не образованием микрогруппировок на поверхности, а присутствием на исследуемой поверхности неконтролируемых примесей.

9. Используя полученные значения поверхностных концентраций и поверхностного натяжения компонентов в зависимости от объемного состава жидких растворов индий-олово и олово-галлий и привлекая термодинамику поверхностных явлений Ван-дер-Ваальса-Гуггенгейма-Русанова по разработанному алгоритму, рассчитаны активности и коэффициенты активности.

10. По данным оже-анализа проведен расчет характеристик межчастичных взаимодействий в поверхностных слоях для жидких растворов индий-олово и олово-галлий. Расчет параметров ближнего порядка для первой координационной сферы, термодинамических функций смешения и избыточных термодинамических функций в поверхностях жидких растворов показал существенное отличие от аналогичных величин в объеме растворов.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Алчагиров Б.Б., Карашаев A.A., Ашхотов О.Г. Некоторые физико-химические свойства амальгам таллия//В кн. Физика межфазных явлений. Нальчик. 1976. С.113-119.

2. Ашхотов О.Г.,Кудашкин П.Н., Шебзухов A.A., Кармоков A.M. О взаимодействии металлических расплавов с некоторыми пьезоматериала-ми при активной пайке//тезисы докладов III Всес.конференции по строению и свойствам мет.расплавов. Свердловск. 1978 г. С.268-272.

3. Шебзухов A.A., Журтов З.М., Берикетов A.C., Кармоков A.M. Дшхотов О.Г. Исследование структуры и состава металлических поверхностей методами ДМЭ и ЭОС/Лезисы докладов 3 Всес.конференции по строению и свойствам мет. сплавов. Свердловск. 1978 г. С.82-85.

4. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A., Кармоков А.М. Сверхвысоковакуум-ная установка для комплексного исследования поверхности//Межвузов.тем.сб, "Физика межфазных явлений". Нальчик. 1980 г. С.268-273.

5. Шебзухов A.A., Ашхотов О.Г., Журтов З.М., Берикетов A.C. Исследование поверхностной сегрегации в металлах и сплавах методом ЭОС//Тезисы 4 Всес. конференции по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов. Свердловск. 1980 г. С. 126.

6. Ашхотов О.Г.. Шебзухов A.A. Исследование ближней упорядоченности на поверхности жидких растворов индий-олово// Тезисы докладов 1 Всес.конференции по физике, химии и механике поверхности. Черноголовка, 1981 г. С.128.

7. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A. Исследование малых примесей серы на поверхности чистого In при фазовом превращении/ГГезисы Всес. школы по физике, химии и механике поверхности. Черноголовка. 1981г.'С.124.

8. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A. Оже-электронная спектроскопия поверхности сплавов 1п-Са//Расширенные тезисы докладов VIII Всесоюзной конференции rio локальным реитгеноспектральным исследованиям и их применению. Черноголовка. 1982. С. 292-295.

9. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A. Исследование влияния фазовых переходов на поверхностную сегрегацию в индиевых сплавах методом ЭОС//Труды 4 Международного симпозиума по электронной спектроскопии. Москва. 1982 г. С.71.

10. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A., Кармоков А.М. Исследование состава поверхности жидких растворов индий-свинец и олово-свинец методом ЭОС//Поверхность. 1982. N10. С.101-106.

И. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A. Оже-электронная спектроскопия поверхности сплавов In-Bi, Sn-Bi/7'B кн. Физика и химия поверхности. Нальчик. 1982. С. 40-47.

12. Шебзухов A.A., Ашхотов О.Г. Исследование ближней упорядоченности жидких растворов олово-галлий методом ЭОС//Поверхность. 1983. N3. С.64-70.

13. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A., Хоконов Х.Б. Исследование поверхности жидких металлов и сплавов методом ЭОС. // Доклады АН СССР. 1983. т.274. N6. С.1349-1352.

14. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A. Исследование влияния фазовых переходов на поверхностную сегрегацию в индиевых спла-вах//Поверхность. 1983. N4. С.60-64.

15 Ашхотов O.P., Шебзухов A.A. Исследование ближней упорядоченности на поверхности жидких растворов Sn-Ga методом ЭОС// Поверхность. 1983. N3. С.64-70.

16. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A., Кармоков А.М. Электронная спектроскопия поверхности металлов и сплавов//Тезисы Всесоюз. конференции по научному приборостроению. Рязань. 1983 г. С.46.

17. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A. Исследование ближнего порядка на поверхности жидких растворов In-Ga и In-SnZ/Доклады АН СССР. 1984 г. т.274. N6. С.1427-1430.

18. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A., Карачаев А.М. Поверхностная сегрегация и возможности её применения для повышения срока службы деталей машин//Тезисы докладов 12 Респ.научной конф.по проблемам машиностр. Нальчик. 1984 г. С. 32.

19. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A.. Журтов З.М. Использование методов ЭОС и ДМЭ для решения ряда физико-технич. проблем в машиностроении//! езисы докладов 12 Респ.конф.по проблемам машиностроения. Нальчик. 1984 г. С.28.

20. Сергеев И.Н., Матвеев Г.Н., Бетуганова Л.Г., Ашхотов О.Г. Исследование взаимодействия на межфазной границе металл-инерт. газ при средних давлениях//Тезисы докладов респ.научно-тех конференции. Нальчик. 1985 г. С.34-37.

21. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A. Исследование профилей концентрационного распределения в имплантированных слоях Si методом ЭОС//Гезисы 1 отраслевой конференции молодых специалистов. Нальчик. 1985 г. С.48.

22. Барабошкин А., Шурдумов Г.К., Ворожбит В.У., Ашхотов О.Г. Электролит для получения порошков оксидных натрий-вольфрамовых бронз//Авторское свидетельство N 1285064. 22.09.86.

23. Ашхотов О.Г., Гришутин Г.С., Журтов З.М., Кармоков A.M., Соболева A.C., Шапиро A.J1 Исследование поверхности керамики 22хс методом ЭОС//Адгезия расплавов и пайка материалов. Киев вып. 16. 1986 г. С.29-31.

24. Марченко В.Н., Люев В.К., Шериев В.Х.. Ашхотов О.Г. Оже-электронная спектроскопия поверхности мишеней халниконов//В кн. "Физика межфазных явлений". Нальчик. 1986 г. С.32-36.

25. Оганов А.Е., Ашхотов О.Г., Кучуков В.М., Установка для нанесения полупроводниковых пленок с заданными свойствами/ГГезисы рес-публ. науч.-тех.конференция. Нальчик. 1986 г. С.32-33.

26. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A. Исследование поверхности твердых тел методами электронной спектроскопии//Учебно-методическая разработка. КБГУ. Нальчик. 1986. 53с.

27. Ашхотов О.Г., Шебзухов A.A. Спецлаборатория по электронной спектроскопии поверхности материалов и изделий микроэлектрони-ки//Тезисы 12 Всес. конференции по микроэлектронике. Тбилиси. 1987 г. С.26.

28. Шериев В.Х., Ульбашева М.Х., Ашхотов О.Г. Диалоговая система для обработки данных оже-анализа//Тезисы докладов респ.научно-практ. конференции. Нальчик. 1988 г. С.110-112.

29. Шериев В.Х., Ашхотов О.Г. Способ отбора пробы из химически активного пластичного материала и устройство для его осуществле-ния//Авторское свидельство СССР. N 1626114 08.10.1990 г.

30. Шериев В.Х., Осико Т.П., Ашхотов О.Г. Физическая интерпретация данных о поверхностном натяжении бинарных систем щелочных металлов//Теплофизика высоких температур. 1991. т.29. N1. С.85-90.

31. Ашхотов О.Г., Шериев В.Х. Электронная оже-спектроскопия и поверхностное натяжение сплавов Sn-Gay/Тезисы докладов Всесоюзной конф. "Поверхностные явления в расплавах и технологиях материалов. Киев. 1991 г.

32. Шериев В.Х., Ашхотов О.Г. Способ хранения проб и устройство для его осуществления//Авторское свидетельство СССР. N 1786383. 08.09.1992 г.

33. Ашхотов О.Г., Здравомыслов М.В. Автоматизированная установка диагностики поверхности//деп. ВИНИТИ 17.08.94. N1517-B94.

34. Здравомыслов М.В., Ашхотов О.Г., Блок силовой коммута-ции/./Приборы и техника эксперимента. N3. 1994. С.42-44.

35. Ашхотов О.Г.Здравомыслов М.В. Поверхностные свойства двойных сплавов 1п-РЬ//Тезисы докладов Всероссийской конференции по физике межфазных явлений и процессов взаимодействия потоков энергий с твердыми телами. Приэльбрусье. 1995 г. С. 89.

36. Ашхотов О.Г..Здравомыслов М.В. Изучение начальных стадий окисления твердых индия и олова методами ЭОС и СХПЭЭ//Тезисы докладов Всероссийской конференции по физике межфазных явлений и процессов взаимодействия потоков энергий с твердыми телами Приэльбрусье. 1995 г. С.90-92.

37. Ашхотов О.Г.,Здравомыслов М.В. Поверхностное натяжение чистых Ga, In, Sn, Pb, ВУ/Тезисы докладов Всероссийской конференции по физике межфазных явлений и процессов взаимодействия потоков энергий с твердыми телами Приэльбрусье. 1995 г. С. 51.

38. Ашхотов О.Г., Шериев В.Х., Здравомыслов М.В., Мусаев С.Ю. Электронная оже-спектроскопня и поверхностное натяжение сплавов оло-во-галлий//Поверхность. N5. 1995 г. С.50-54.

39. Здравомыслов М.В., Ашхотов О.Г. Формирователь импульсов для управления электронной пушкой//Приборы и техника эксперимента. 1995. N2. С.178-181.

40. Ashkhotov O.G., Zdravomislov M.V. Surface tension solution Sn-Ga/./Surface Science. 1995. 338. (1-3). P.279-283.

41. Ashkhotov O.G., Zdravomislov M.V. An AES, LEELS and SMD study of liquid and solid p-metals and their alloys//Abstracts 7th International Symposium on Solubility Phenomena. Austria. 1996. P.89.

42. Ашхотов О.Г., Здравомыслов М.В. Электронная оже-спектроскопия окисленной поверхности индия//Поверхность. N1. 1996. С.42-45.

43. Ашхотов О.Г., Здравомыслов М.В., Сардлишвшш A.B., Плю-щенко Р.В. ЭОС и поверхностное натяжение сплавов 1п-РЬ//ЖФХ т.71. N1.1997. С. 129-132.

44. Ashkhotov O.G., Zdravomislov M.V. AES and SDM for liquid Tl,Bi and Tl-Bi alloys//Abstracts llth International Conference Surface Forces. Russia. Moscow. 1996. P.8.

45. Ashkhotov O.G., Zdravomislov M.V. AES, LEELS and SDM study of liquid and solid In, Sn and In-Sn alloys//Abstracts llth International Conference Surface Forces. Russia. Moscow. 1996. P.9.

46. Ворожбит В.У., Ашхотов О.Г., Шурдумов A.A. Исследование состава вольфрамовых покрытий и натрий-вольфрамовых бронз//Цветные металлы. 1996. N3. С.55-57.

48. Ашхотов О.Г. Поверхностные характеристики жидких метал-лов//Поверхность, N2, 1996, С.5-22.

49. Ашхотов О.Г. Методы анализа поверхности материа-лов//Учебно-методическое пособие. Нальчик. КБГУ. 1996 г. 157с.

50. Здравомыслов М.В., Ашхотов О.Г. Многоканальный стабилизированный источник питания для электронного спектрометра//Приборы и техника эксперимента. 1996. N2. С.83-85.

51. Здравомыслов М.В., Ашхотов О.Г. Селективный предусилитель с кварцевым фильтром/ЛЗестник КБГУ. Серия физико-математических наук. Вып.1. Нальчик. 1996. С.266-269.

52. Ашхотов О.Г., Здравомыслов М.В.Поверхностное натяжение сплавов галлий-висмут//Поверхность. 1996. N1!. С. 15-19.

Тираж - 100 экз. Заказ № 418

Ротапринт КБГУ. 360004, г.Нальчик, ул. Чернышевского,173