Сканирующая туннельная микроскопия тонких пленок длинноцепочечных алифатических соединений тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Р г Б ОД ІНСТІІТУТ ФІЗИКИ

2 Ч МАР 1997

На праоях рукопису

МАРЧЕНКО ОЛЕКСАНДР АНАТОЛІЙОВИЧ

СКАНУЮЧА ТУНЕЛЬНА МІКРОСКОПІЯ ТОНКИХ ПЛІВОК ДОВГОЛАНЦІОЖКОВИХ А ЛІ ФАТІ ІЧ11IIX СНОЛ У К

Спеціальність 01.04.18,- фЬика поверхні

АВТОРЕФЕРАТ

лмссріації на здобули наукового сіунепя кандидата фішко - математичних наук

Київ - 1997

Дисертація с рукописом ;' ;

Робота викопана у відділі фізичної слекцмшікп Інституту фішки ПЛИ України.

Науковий керівник: чл.- кор. ЛІ І України, доктор фішко -математичних наук, щюфссор Нау мовець Лнтин Грпюрович

()фіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук,

щюфесор Ширшон ІОрііі Михайлович

Провідна організація: Національний унівс|>снтегім. Т. Шевченка

ин засіданні спеціалізованої вченої ради К.01.96.02 при Іпеипуіі фізики ПАЇ І України (252022, Київ, просіїскг Науки, 46 )

і дисертацією можна ознайомитись в науконііі бібліотеці Інституту фізики ПАН України.

кандидат фізико -маїемапічних наук Коваль Віталій Пилипович

і ОДИН!

Ав юреферат розісланий “ ’ ^____1997р.

Нчеиніі секретар спеціалізованої Ради кандидат фізико - математичних наук

ІІржонська О.В.

ЗЛГЛЛЫІЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АщЗ'/и™іість_тс!іяі

Останнім часом дедалі більший інтерес викликають дослідження надтонких органічних плівок (ОП), що пов'язане зокрема з перспективами їх використання в молекулярній електроніці [І], при розробці органічних металів [2], в піроелектричних детекторах [3] та іпшнх сенсорах.

Основою пристроїв, які використовують ОП, є тонкий орієнтований иолекулярний шар, розміщений на твердій підкладці. Тому не дивно, що найбільшу увагу дослідників привертають фактори, які визначають структуру і властивості 011, а саме:

- вплив атомної структури та інших характеристик підкладки;

- структура перших мономолекулярних шарів.їх взаємодія з підкладкою і між собою;

- міжмолекулярна взаємодія в межах плівки.

Після відкриття скануючого тунельного мікроскопа (СТМ) у і982 році [4] стали можливими безпосередні структурні дослідження ОП на молекулярному рівні. До 1990р. це були переважно дослідження плівок Лепгмюра-Блоджет (ЛБ). Однак, як відомо, суттєвим недолікои ЛБ-технології є тс, що органічна плівкз па етапі її отримання контактує з рідиною. Ця обставина пе дозволяє суміщуватн ЛБ-метод з традиційними вакуумними технологіями, що значно звужує перспективу використання Л Б-плі в о к в наноелектроніці. Альтернативним (“сухим”) методом отримання ОП с вакуумне напилення. СТМ-дослідження вакуумно напилених органічних плівок (ВНОП) тільки-но розпочинаються ( на теперішній час виконано не більше 20 робіт). Залишаються невивченими такі питання прикладної і фундаментальної фізики ОІТ, як:

- механізми транспорту заряду через ОП;

- механізми формування СТМ-зображень ОП;

- вплив тунельного струму, електричного поля та швидкості сканування

на структуру досиджуваних ОП. .

Таким чином, вивчення структури і властивостей ОГІ, та факторів, що на них впливають, € актуальною проблемою як з з фундаментальної, так і з. прикладної точок зору.

Мета ячсі’ртшщпіоі робот;

- дослідження поверхні LaBs(lOO) методом скануючої тунельної мікроскопії та з'ясування можливості використання цієї підкладки в атмосферних умовах;

- дослідження структури надтонких вакуумно напилених плівок довголанцюжковПх аліфатичних сполук CidbsCOONa (стеарат натрію, NaSt), CuIhsCOOK (стеарат калію, KSt), CnlhsCOOLi (стеарат літію, LiSt) та (CuHjshCO (стеарон, StiCO) на поверхні монокристалу LaBi(IOO) методом скануючої тунельної мікроскопії;

- розвиток уявлень про чинники, які впливають на структуру органічних плівок;

- дослідження процесів упорядкування вакуумно напилених плівок стеарату калію електричним полем скануючого вістря.

Наукова новшна роботи полягас в тому, що в ній вперше;

1) Отримано атомио - розділене СТМ-зображення свіжого сколу

монокристала LaB«( 100) в атмосферних умовах. Показано, що протягом 8-10 годин після сколювання ця поверхня мас достатню провідність, залишається атомно гладкою і може використовуватись як підкладка в СТМ-дослідженнях оргапічішх плівок. Таким чином, підкладку LuBt введено в практику СТМ. '

2) Проведено порівняльні дослідження структури вакуумно напнлених

моиошаррвих Плівок NaSt, KSt та LiSt на LaBt>(100). Незважаючи на схожість хімічних формул молекул, структури відповідних моношнрів радикально відрізняються. '

3) Експериментально знайдено ефект упорядкування вакуумно напилених плівок KSt електричним полем скануючого вістря. Ефект залежить від

з

параметрів режиму роботи СТМ та стану підкладки.

4) Доснідаємо структуру вакууино напиленої моношарової плівки стеарону на поверхні LaBt(lOO). Встиновлено, іцо молекули стеаропу утворюють на поверхні LaBc(100) несумірну структуру ( період у плівці перевищує період підкладки на и О.Обнм).

П[КтП1ЧІ!,|ЦІіШІЄ11. ¡іо(!опі.

1) В практику СГМ вперше введено підкладку Laßt (100), яка може використовуватись при монтуванні молекулярних структур.

2) Знайдений ефект упорядкування вакуумно наннленнх плівок KSt може стати основою методу отримання упорядкованих молекулярних структур. Перевагою такою методу над традицій ними технологіями ( Ленгмюра-Блоджег, Шефера), с тс, що молекули речовини не хоніактують з рідиною.

3) Результати СТМ-досліджонь NaSt, KSt, LiSt та стеарону на підкладці І_аВб (100) можуть бути використані при вивченні структури органічних плівок інших довголанцюжкових аліфатичних сполук як методом СТМ, так і іншими методами, а також при дослідженні піроелектричних властивостей органічних плівок.

Основні ІІП.ЮУКИПШ. ЩО ВІПІОСЯТЬСИ ІІЯ 7ЯІИСТ.

1) Поверхня свіжосколотого монокристала гексаборнду лантану LaBt мас

достатню провідність і стабільність дня СТМ- досліджень в HTMocijiqtHHX умовах. П застосування в СТМ-дослідженнях розширює можливості методу в цілому при вивченні органічних плівок. '

2) Структури міміошарових вакуумно напилепих плівок NaSt та KSl на поверхні сколу монокристала La В б (100) радикально відрізняються. Молекули NaSt орієнтовані паралельно підкладці і утворюють сумірну з нею структуру з періодом я 0.4 ± 0.02 ни. Молекули K-St розташовані під кутом в 35;45°до нормалі підкладки і утворюють блоки розміром 1,5т2км, які розділені "провалами".

3) Податково розупорядкована вакуумно напилена плівка KSt упорядковується під дією електричного поля скануючого вістря. Ефект

упорядкування спостерігається прн швидкостях сканування більших 50+100 іш/сек.

4). Молекули стсарону утворюють на поверхні ЬаВб(ІОО) структуру з періодом 0.47Ю.03 нм. Орієнтація цих молекул задасться підкладкою, а період структури - міжмолекулярною взаємодією.

Внесок аятоуа в опубліковані праці полягає у наступному:

- самостійному виготовленні скануючого тунельного мікроскопа;

- активній участі у постановці фізичних задач;

- самостійному проведенні ьсіх СГМ- досліджень; '

- обробці та інтерпретації результатів досліджень;

- безпосередній участі у написанні статей, що лягли в основу -

дисертаційної роботи;

- представленні результатів роботи на наукових конференціях.

ири різнотипних дослідженнях, паралельним використанням різних сучасних експериментальних методів вимірювання, коректною оцінкою точності вимірювань, узгодженням ряду експериментальних результатів роботи з результатами інших авторів, отриманими альтернативними методами.

Апробація роботи.

Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на таких конференціях; .

Всесоюзній школі-конференщї 'Технологія, структура і властивості девгмюрівських плівок і біоиембран", Алушта, 31 вересня * 2 жовтня

21-ій Всесоюзній конференції з емісійної електроніки, Ленішрад, 1520 грудня 1990 р.;

6-й Європейській конференції з органічних плівок, Смоляниця, Словакш, 11-15 вересня 1994 р.;

7-й міжнародній конференції “Організовані органічні плівки", Нумаиа (Анкона), Італія, 10-15 вересня 1995 р.;

3-й міжнародній конференції “ Молекулярна спектроскопія”, Вроцлав, Польща, 7-10 грудня 1995 р.;

та висновків обгрунтовується повторюваністю

1989 р.;

4-му Українсько-польскому семинарі ” Фізика Г-сполук",КиївІ Україна, 4-5 червня 1996 р.;

43-му Міжнародному симпозіумі з польової електронпої емісії, Москва, 14-18 липня 1996 p.;

7-й Європейській конференції з органічних плівок, Шеффіля, Англія, 11-14 вересня 1996 p.;

Іб-й Європейській конференції з фізики поверхні, Генуя, Італія, 9-13 вересня 1996р.;

2-й Міжнародній нараді з фізики поверхні ” Схід-Захід”, Пампорово, Болгарія, 18-24 лютого 1996р.;

на підсумкових наукових конференціях інституту фізики 1LAH України, Київ, 1993, 1994 p.p.

Пу6лікшиі.На тему дисертаційної робот» опубліковано 7 статей і 11 тез доповідей.

Структура дисертації.

Дисертація складається із вступу, трьох частин, підсумкового розділу і списку цитованої літч;атури.

Кород>тп'и*Лсгднїїрхтш.

У вступі обгрунтовано актуальність темн, сформульовано положення, що захищаються, відображено новизну і практичне значення роботи. ІІй£ГШ!п_1 має оглядовий характер і присвячена аналізу СТМ-досліджінь надтонких (моношарових і субмоношарових) органічних плівок (ОП). Саме ці дослідження мають велике значення з таких причин:

• ще залишаються иевнвченими фундаментальні питання фізики ОП;

- упорядковані плівки органічних молекул можуть стати основою майбутніх молекулярних інтегральних схем;

- структура і властивості багатошарових ОП значною . мірою визначаються першим моношаром молекул.

Структура та властивості ОП вивчалися і раніше методами оптичної та електронної мікроскопії, дифракційними, спектроскопічними та іншими методами. Однак тільки дослідження методом скануючої тунельної мікроскопії дозволяють отримати інформацію про ОГІ у прямому просторі з унікальною роздільною здатністю, іцо становить десяті частки ангстрему.

б

Адекватне тлумачення результатів СТМ-вимірювань неможливе без теорії скануючого тунельного мікроскопа, тому в першій частіші спочатку викладені основні уявлення про тунсіиокашія, а також математична модель функціонування схеми зворотнього зв'язку СТМ та її аналіз.

Далі розглянуто роботи початкового періоду (1987- 1989р.р.), в яких окреслилося коло основних проблем, що виникають у СТМ-досліджсннях ОП, а саме:

- проблема підкладки:

- вплив технології приготування і технологічних параметрів на структуру ОП;

- проблема впливу самого СТМ на структуру і зображення ОП;

- проблема контрольованого впливу на властивості ОП.

Підкладка, що викори(товусться в СТМ-дослідженнях, повинна бути атомно їладкою, достаньо провідною, хімічно інертною, достатньо твердою, і при тому бажано, щоб її робота виходу була якнайменшою. Крім того, взаємодія молекул речовини з підкладкою повинна бути настільки сильною, щоб електричне поле вістря не порушувало структуру ОП. Таким вимогам тільки частково відповідають високооріснтованніі піролітичиий графіт (В0ПГ)[5], діхалькогеніди перехідних металів (\VSei, МоЗег ) [б] і меншою мірою плівки благородних металів, які напилені на атомно гладкі поверхні. Несистематичний характер досліджень ОП часто обумовлений саме відсутністю оптимальної підкладки, тому пошук нових підкладок с важливим для розвитку методу СТМ.

Структура і властивості ОП залежать від технології приготування та стану підкладки, тому в частині І зроблено короткий огляд традиційних методів препарування ОП, а саме методів Леигмюра-Блоджет і Шеффера, а також методу отримання ОП з розчину. Переважна більшість СТМ-досліджень присвячена плівкам Ленгмюра-Блоджет, тому вплив параметрів цієї технології (швидкість нанесення, поверхневий тиск) на структуру ОП оглянуто більш детально.

Па структуру ОП суттєво впливають електричне поле, яке існує між

вістрям та підкладкою, туиельпий струн і швидкість сканування, тому в частині 1 окремо розглядаються дослідження впливу параметрів режиму роботи СТМ на структуру і зображення ОП. Так, Ленг та ін-Р) вперше спостерігали, що зміни туяельиого струму та напруженості електричного поля впливають на структуру плівок DL-a-м-фосфатиої кислоти на графіті. Сатобаяши та ін. [8] вперше знайшли такі режимі: роботи СТМ, при яких була можлива реєстрація хвиль зарядової густини в плівках поліаміду. Лу та in. [9], показали, що електричне поле вістря може упорядковувати плівку. Ці результати та дослідження інших авторів виявили складний характер формування СТМ-зображень та продемонстрували можливість керування властивостями ОП за допомогою СТМ.

Окремо розглянуто СТМ-дослідження вакуумно напилених ОІІ (ВНОП). Як відомо, такі плівки частіше розупорядковапі. Але Матцушіджі та іи. [10] знайшли, іцо молекули в ВНОП можуть утворювати упорядковані структури. Якщо ВНОП утворені з молекул, які мають значний власний або наведений дипольнпй момент, то стає можливим контрольовано діяти на них електричним полем вістря (транспортувати їх по підкладці, змінювати орієнтацію та ін.). Таким чином, відкриваються перспективи цілеспрямованого монтажу штучних молекулярних структур за допомогою СТМ.

В частині 1 окремо розглянуто СТМ-досліджсння ОП довголанцю/ккоі’.их аліфатичних сполук, вакуумно напилені плівки яких с об'єктом досліджень у цій роботі, ііашшл.і.присвячена методиці експерименту.

В роботі використовувався скануючий тунельний мікроскоп (СТМ) власного виготовлення для досліджень в атмосферних умовах. Скануючий вузол являв собою тріпод Бінпіга , до якого кріпилися вістря з вольфраму. Вістря виготовлялися у кожному випадку шляхом електрохімічного травления рскрнсгалізоваиого дроту 0 ІООмкм у 4% розчині NaOH при змінній напрузі 0= 3+4В з частотою Г=50т-100Гц. Час травлення становив 2+3 хвилини. Використовувалася також технологія механічного заточування вістря.

Електронна частини СГМ включала схему звороінього зв'язку, високовольтні підсилюпачі, крейт-контролер "КАМАК" і ПЕОМ “ІВМ-386". яка була зв'язана з СТМ за допомогою спеціально виготовленого інтерфейсу. Програмне забезпечення дозволяло накопичувати інформацію у вигляді тривимірного масиву, обробляти її та виводити на екран дісплею або роздруковуватн.

СТМ дозволяв проводити вимірювання в таких режимах:

• постійного тунельного струму;

- постійної середньої відстані; .

- модуляції напруги тунельного проміжку.

Виготовлений і випробуваний СГМ мав такі характеристики: розмір растру скапування - від5*5нм2до200х200нм2; розділення а О.ОЗнм; .

температурний дрейф я 2нм/хв..

ПрлКйГХЛЯКНА.ПІДЮТвДРК. Підкладки виготовлялися з мопокрнсталу ЬаВб шляхом механічного сколювання, після чого приклеювалися до скляної платівки і провідним покриттям. Час приготування підкладки становив в S-7 хвилин.

Напилення органічних плівок. Напилення речовин NaSt, KSt. LiSt та (CijHjs);CO проводилося у вакуумних умовах (залишковий тиск Р=І0'5Па) з швидкістю напилення 2-10 моноиіарів за хвилину. Температура підкладки становила » 300К. Вагова товщина плівок визначалася за допомогою кварцевих терез. Температура випаровувача становила 190-200°С для (CnHjs^CO, 260-280°С для KSt і 270-290°С для NaSt та LiSt. Для доведення того, що молекули не диссоціюють при випаровуванні, плівки аналізувалися методом інфрачервоної спектроскопії ( Боровиков та iu. [11]).

В частіші 3 викладено результати досліджень та проведено їх обговорення.

СТМ-досліджїння поверхні LaB((] 00).

Вивчався рельеф свіжих зразків (30-б0хв. після сколювання) і зразків, . ям були витримані в атмосферних умовах протягом 10 годин. На свіжих

поверхнях вдавалося отримувати СТМ-зображення з фрагментами атомного розділення, що було неможливим на зразках, які були витримані в итмосфсрннх умовах більш ніж годину.

Результати Оже-спектроскопії, отримані В.ЯЛІяюко та ін. [12] вказують на тс, що підкладка охнслтосться, чнм, ймовірно, і пояснюється пеыожлшпеть отримання атомного розділення через годину після сколювання. Проведені нами вимірювання роботи виходу підкладки вказують на те, що вона приблизно за годину після сколювання зростає на я 0,6-0.7еЗ. Проте на окислених зразках були отримані добре відтворювані СТМ-зображення з атомно гладкі«и ділянками розміром до 100-150 нм. СТМ-дослідження виявили, що підкладка LaBt(IOO) є стійкою до тунельного струму і електричного поля, достатньо провідною, механічно міцною і, таким чином, може ефективно використовуватися для СТМ- досліджень органічних плівок.

Досли:«ішп IvSt на

Структура і властивості плівок KSt залежать від стану підкладки. На свіжій поверхні LaBü(IOO) при покриттях 8 < 1 молекули KSt утворюють блочну структуру, яка зображена на рис. І.

Рис.І. СТМ-зображення плівки KSt на свіжій підкладні VаіНі ИШ).

Tviiejibiitiii сірум Іг = ІнА, напруїа тунельною проміжку Ui—0.SB.

Довгі осі иолекул в блоках нахилені до підкладки. Кут нахилу становить «40-50°. Нахил молекул підтверджується і результатами ІЧ-спектроскопії багатошарових плівок KSt. Об'єднання молекул в блоки можна пояснити взаємодією алкільїшх ланцюгів, які прагнуть реалізувати упакування, характерне для п-парафінів. Однак таке упакування не може рівномірно розповсюджуватися на всю підкладку тому, іцо цьому протидіє сильна взаємодія полярних закінчень молекул з підкладкою.

Коли покриття лежать в межах І< 0< 1.5 і вістря наближається до плівки з вникнути ми розгортками, воно чім ля с окремі молекули KSt з надшарових агрегатів, і отримати відтворювані СТМ-топограми не вдається. Ми використали нетрадиційний спосіб наближення вістря до підкладки - з ввімкнутими розгортками. Якщо швидкість руху вістря є оптимальною, то початково розупорядковгні агрегати молекул упорядковуються і з часом утворюють стабільну структуру. Таким чином, знайдено ефект упорядкування плівок KSt на свіжосколотій поверхні' LaBt(IOO) електричним полем скануючого вістря. Ефект залежить від швидкості сканування вістря і спостерігається нрн швидкостях, що перевищують » 90нм/сск.

При покриттях 6 >1.5 отримати відтворювані СТМ-топограми плівок KSt на свіжій поверхні LaBi(lOO) не вдавалося. '

На окисленій поверхні LaBt,(10Ö) при покриттях 0< 6< 2 окремі молекули і молекулярні згустки у плівці KSt під дією скануючого вістря Перемішуються по підкладці і об'єднуються в кластери. Кластери є стійкими при тунельних струмах Іт < І-1.5нА і .напругах UT < 0.4В. Відтворюваиість СТМ-зображень практично не залежить від швидкості сканування.

При покриттях 0 >2 результати не відтворювались.

Дослідшита NaSl на LaB<(100).

Відтворювані СТМ-зображення вдавалося одержувати для плівок NaSt, які були напилені як на свіжі поверхні LaBt(lOO). так і па окислені

tl

поверхні ( витримані на атмосфері протягом 1-2 годин ). При покриттях 0=»І молекули N«51 утворюють однорідну стабільну плівку, яка майже однорідно заповнює поверхню підкладки (рис.2 ).

Рис.2. СТМ-зображення плівки NaSt на поверхні LaUs(IOO).

Тунельний струм It = ІнЛ, наїїруїа тунельного проміжку Ui=U.4B.

Як відомо, молекули довголанцюжковнх сполук можуть конформувати, і тому атоми вуглецю в молекулах NaSt розташовані не вздовж прямої лінії, а утворюють "зіі-заг". Форма зіг-заіу повторюється у всіх молекул в границях однорідної ділянки і, як ми припускаємо, визначається конформацією першої молекули в момент адсорбції. ГІрн покриттях 0<1 плівка має острівцсву сіруктуру. На відміну від молекул KSt, довіі осі молекул NaSt розташовуються паралельно площині підкладки. Світлі плямки на півтоновому СТМ-зобряженні приписуються СНг-групам молекул NaSt. Топографічна висота плямок становить я|-2нм і не відповідає поперечному розміру молекули NaSt, який дорівнює «О.Знм. Причина розбіжності може полягати в тому, що електричне поле

скануючого вістря притягує СШ-групи молекул. Під еплнвом такої взаємодії фрагменти молекули рухаються вздовж нормалі до підкладки і, їакіім чином, збільшують Х-сигшіл.

При покриттях 0 >1 отримати відтворювані СТМ-зображения ие вдавалося, оскільки вістря, ймовірно, захоплювало окремі молекули КаЬЧ і руйнувало досліджувану плівку.

Дослідження ЬіБі на ЬаВ«(100).

І на свіжій і на окисленій підкладці як прн покриттях 0<І, так і нрн 0 >1 отримати відтворювані СТМ-зображення плівок ЬіБі не вдавалося. Зменшення тунельного струму і напруги на тунельному проміжку не приводило до успіху. Взаємодія молекул ІлБі з вістрям перевищувала їх взаємодію з підкладнії кою, що не дозволяло проводиіи вимірювання. Дослідженії» стеарону на ЬаВ«(100).

Плівки стеарону напилювалися на свіжоекологу поверхню ЬаВі(ІОО). СТМ-досліджсння виявили, що у першому моношарі алкільні ланцюги і, відповідно, довгі осі молекул стеарону орієнтовані паралельно площині підкладки. Молекули утворюють упорядковану плівку, в якій осі орієнтовані у напрямку [110] поверхні ЬаВб(ІОО), вздовж якою розташовані або атоми лантану, або атоми бору. Аналіз СТМ-зображення вказує на те, що молекули стеарону утворюють на поверхні ЬаВб(ІОО) несумірну структуру, орієнтація в якій задається підкладкою, а період - міжмолекулярною взаємодією. Прн 6<І плівка мала острівцеву структуру. В межах острівців молекули мали іаку ж орієнтацію, як і в суцільній плівці. При 0 >1 СТМ-зображещія були невідтворюваними. Висновки.

1) Результати досліджень поверхні ЬаВь(ІОО) показали можливість її використання як підкладки у СГМ-дослідженнях. Завдяки ряду властивостей. ( достатня провідність, стійкість до електричного поля, відносна хімічна інертність, твердість, атомна гладкість сколів) пoвq>xия І.аВ,;(1()0) доповнює асортимент традиційних підкладок, що розширює можливості СГМ-методу в цілому. Порівняльно низька робота виходу (га ЗеВ)визначає особливе иісцеТаВс(ІОО) серед СТМ-нідкладок.

Завдяки цін обставині стає можливим проводити неруйнівні СТМ-дослідження і'ІЛІ.11! товстих і менш провідних органічних плівок.

2) На підкладці LaBí(IOO) проведено систематичні дослідження вакуумно наапилених плівок довголанцкужкових аліфатичних сполук KSt, NaSt, LiSt та StjCO, wo було неможливим на традиційних підкладках. Незважаючи на схожість хімічних формул речовин, СТМ-досліджсння вказуюіь на радикальну розбіжність структур і властивостей відповідних плівок. Ці результати приводять до висновку про те, що полярні закінчення молекул (іони К+, Na+, Li+) суттєво впливають на властивості молекул у цілому.

3) Для плівок KSt знайдено ефект упорядкування структури електричним полем скануючого вістря. Ефект може стати основою нового, сумісного з сучасними вакуумними технологіями методу отримання упорядкованих молекулярних структур.

4) Використання нового способу наближення вістря до підкладки, а також дослідження впливу режиму роботи СГМ на структуру ОП дозволили знайти оптимальні параметри режиму, при яких стало можливим СТМ-дослідження вибраних ОП.

Огнонні результати роботи опубліковано в статтях: .

1) В.В.Гончар, АА.Марченко,. А.Г.Наумовец, В.И.Степкин, Д.Т. Таращенко, В.В.Черепапов. Исследование пленок Ленгмюра-Блоджетт стеарата и бегената бария на золоте н кремнии методами растровой электронной и сканирующей туннельной микроскопии.//Укр.фнз.жури. -1991,- 3«,№1.- С.108-116.

2) А.ІО. Боровиков, АА. Марченко, А.Г. Наумовец, ГА. Пучгковская, В.И. Степкин, Д.Т. Таращенко, В.В. Черепанов. Исследование роста сверхтонких пленок длинноцепочечных алифатических соединений при напылении в вакууме на NaCl(lOO), ЬаВб(ЮО) и графит (0001).// Известия РАН.-1994,- 58,№Ю.-С.160 -165.

3) A.Yu. Borovikov, V.V.Cherepanov, AA.Marchenko, A.G.Naumovets, GA.Puchkovskaya, V.I.Styopkin. An investigation of growth and pyroelectrical properties of thin films of alkali metal stearates obtained by vacuum deposition.// Mctal/Nonmetal Microsystems:Pliysics, Technology, and Applications. SPIE Proceedings.- 1995,- 2780 - P.276-278.

4) А.В.Минакова, АА.Марченко. Н.В.Мииаков, В.В.Чсрепапов. Исследование начальных стадий фазовых превращений в железе при отрицательных температурах методами просвечивающей электронов сканирующей туннельной микроскопии.// Металлофизика и новейшие технологии.- 1995.-17, №1.-С. 56-61.

5) А.И.Рубан, Э.М.Руденко, АА.Марченко, А.Г.Наумс&ец,

Д.Т.Таращенко. В.В.Чсрепапов. Исследование атомно-слосвой структуры поверхности тонких пленок YBajCujOj.i методом

сканирующей туннельной микроскопии.//Металлофизика и новейшие технологии.-1995.-17, №8.- С. 56- 63.

6) АЛО. Боровиков, JT.B. Лсваш, АЛ. Марченко, А.Г. Науиовец, ГЛ. Пучковская, В.Б. Самойлов, В.И. Степкин, Д.Т. Таращенко, В.В. Черепанов. Структура и пироэлектрический эффект в тонких пленках стеаратов щелочных металлов // Кристаллография. -1996.-41 ,№6-С.1-б.

7) A.Yu. Borovikov, TA.Gavrilko, АЛ. Marchenko, A.G Naumovets, GA.Puchkovskaya, V.I. Styopkin. Growth, molecular structure and pyroelectric properties of vacuum deposited thin films of stearic acid and its alkali metal salts.// Thin films and phase transitions on surfaces, ed. by M.Michailov, Coral press. Sofia.- 1996.- P.4J-57.

та в тезах доповЬзей:

8) АА.Марченко, А.Г.Наумовец, Д.Т.Таращенко. Сканирующий туннельный микроскоп для исследования структуры ленгмюровских пленок.// Тезисы школы-конференкш! по биоорганической химии (технология, структура, свойства ленгмюровских пленок и биомембран) Алушта.- 1989,- С.7.

9) В.В.Гончар, АА.Марченко, НА.Мулявко, А.Г.Наумовец, В.И.Стспкнн, Д.Т.Таращенко, В.В. Черепанов. Мономолекулярные пленки стеарата бария на золоте и кремнии: вторичноэмиссионные свойства, туннельные характеристики, влияние ка работу выхода.// Тезисы 21-й всесоюзной конференции по эмиссионной электронике. Ленинград,-1990,- С.83.

10) A.Yu. Borovikov, V.V.Cherepanov, L.V.Levash, АА. Marchcnko,

• t

A.G. Naumovets, GA.ruchkovskaya, V.B.Samoilov, V.I. Styopkin. Structure

and pyroelectric effect in vacuum deposited thin films of organic

compounds.// Abstract of 5th European Conference on Organic Films (nCOF-5).Smolenice Castle, Slovac Republic - 1994.- P.94.

11) A.Yu. Borovikov, TA.Gavrilko, AA. Marchenko,

A.G. Naumovets, GA.Puchkovskaya, V.I. Styopkin,V.V.Cherepanov. Structure and vibrational spectra of vacuum deposited thin organic filins.//Abstract of 7th International Conference on Organized Molecular Films ( LB 7). Numana (Ancona), Italy.- September 10-15, 1995. - P. 95.

12) A.Yu. Borovikov, V.V.Chcrepanov, AA. Marchenko,

A.G. Naumovets, V.I.Styopkin. Molecular ordering of vacuum deposited potassium stearate thin films caused by the scanning tip in STM,// Abstract of 7th International Conference on Organized Molecular Films ( LB 7). Ni'mana (Ancona), Italy.-September 10-15, 1995.-P. 66.

13) Z.I. Kazantseva, N.V. Lavrik, A.V.Nabok, BA. Nesterenko, O.P.Dimitriev, A A. Marchenko. LB films of C60/calix[8]arene complex.// Abstract of 7th International Conference on Organized Molecular Films (LB 7). Numana (Ancona), Italy.-September 10-15, 1995,-P.10.

14) A.Yu. Borovikov, V.V.Cherepanov, TA.Gavrilko, L.V.Levash,

A A. Marchenko, A.G Naumovets, GA.Puchkovskaya, V.I. Styopkin. JT-IR and STM studies of structure and morphology of pyroelectric thin films of alkali metal stearates.//Abstract of 3rd National Conference on Molecular Spectroscopy. Wroclaw, Poland. December 7-10, 1995.- P.L6.

15) А А.Марченко, А.Г. Наумовец, Д.Т.Таращенко,

B.В.Черспаноа. Исследование структуры пленок стеаратов щелочных

металлов на грани (100) гексаборида лантана истодом

сканирующей туннельной микроскопии.// Тезисы 4-го Украинско-польского семинара по физике f-соеяикений. Киев, - 4-5 июня, 1996,- С.З.

16) V.V.Cherepanov, A A. Marchenko, A.G. Naumovets, D.T.Tarashchcnko. STM of monolayers of long-chain organic molecules on a substrate with low work function: NaSt and KSt on La Be (100).//Abstract of 16th European Confercncc on Surface Science. Genova, Italy.-1996.-p.TuAP23.

17) Z.I. Kazantseva, N.V. Lavrik, A.V.Nabok, BA.Nestercnko, O.P.Dimitriev, AA. Marchenko. Structure and electronic properties of Langinuir-Blodgctt films of compositcs: calixarcnc/fullcrcnc.//Abstract of 6th European Conference on Organised Films. Sheffield, UK.-1996.- P.45.

18) V.V .Cherepanov, A A. Marchenko, A.G. Naurnovcts,

Z.I. Kazantseva, N.V. Lavrik, A.V.Nabok. Scanning tunneling microscopy study of composite polyaniline/calixarene Langmuir-BIodgett films on LaBs(IOO).// Abstract of 6th- European Conference on Organised Films. Sheffield. UK.-I996.- P.8.10.

HiiTflgana .’lirrnarypa. .

1) D.BIoor. Prospects of molecular electronics.// Mol. Cryst. and Liquid Cryst.- 1993.-.Z34.-.P. 1-48.

2) A. Quivy, R. Deltour, P.van Bentum, J. Gerritsen A Jansen, P.Wyder. Scanning tunneling microscopy study of the onc-dimentional organic onductorTTF-TCNQZ/Surf.Sci. - 1995.- 325,- P. 185-192.

3) M.B. Greenwood,T. Richardson, D.W. Bruce, D.M.Taylor, D. Laccy,

J. Yarwood. Characterisation of LB multilayers and ABABA alternate layer superlattices incorporating iridium alkoxystilbazoles.//

Thin Solid Films.- 1996.- 284-185,- P. 46-48.

4) G.Bimiig, H.Rohrcr, C. Gerber, E. Wcibcl. Scanning tunneling microscopy.// Phys.Rev.Lett. - 1982,- 49. P. 57-62.

5) Park S.I., QuateS.F. Tunneling microscopy of graphite in air. //Appl. Phys.Lctt.- 1986.- 48,- P.l 12-115.

6) H.Fuchs, SAkari and K-Dransfeld. Molccular resolution of Langmuir-Blodgett monolayers on tungsten diselenide by scanning tunneling microscopy//Z.Phys. B(Condcns. Matter) - 1990.- 80 - P.389-382.

7) CA.,Lang, J.K-H.Horber, T.W.Hansch, W.M.Heckl, H.Mohwald. Scanning tunneling microscopy of Langmuir-BIodgett films on graphite// J.Vac.Sci.Technol. - 1988. -6, A.- P. 368-371.

8) H.Sotobayashi,T.Schilling, B.Tesche. Scanning tunneling microscopy of polar molecules prepared by Langmuir-BIodgett technique.//

Langmuir. -1990.- 6.- 1246-1251.

9) B.H.Loo, Z.F. Liu, A.Fujishima. Scanning tunneling microscopic images of an ozobenzene derivative differently deposited on higly oriented pyrolyticgrafitc surfaces.// Surf.Sci.-1990.- 227.-P. 1-6.

10) K-Matsushige, S.Taki, H.Okabe, Y.Takebayashi, K-lIayashi, Y.Yoshida, T.IIoriuchi, K.Hara, K.Takeliara, K.Isomura, H.Taniguchi. Scanning tunneling microscope observation of a polar liquid crystal and its computer simulation.//JpnJAppl.Pliys.-1993.-32.-P. 1716-1721.

11) A.Yu. Borovikov, TA.Gavrilko, A A. Marchenko, A.G Naumovets, GA.Puchkovskaya, V.I. Styopkin. Growth, molecular structure and pyroelectric properties of vacuum deposited thin films of stearic acid and its alkali metal salts.//Thin films and phase transitions on surfaces, cd. by M.Miclmilov, Coral press, Sofia.- 1996.- P.43-57.

12) В.С.Кресанов, Н.П.Малахов, В.В.Морозов, Н.Н.Семашко,

В.ЯШлзоко. Высокоэффективные эмиттер электронов на основе гексаборнда лантаиа.//Москва: “Энергоатоыиздат”- 1987,-243с.

Marchenko АЛ. Si-aiuiing tunucUiif niicrotcopy of thin Шли of lonj-chain aliphatic cotnpoundf. Thesis for in candidate's degree Physics & Mathematics in the speciality 01.04.18 * surface physics, Institute of Physics, NAS of Ukraine, Kyiv, 1997.

Seven scientific works are defended, containing results of scanning tunneling microscopy (STM) investigations of vacuum-dcposifed thin films of alkali metal stearates (KSt, NuSt, LiSt) and stearone. For the first time the LaBt(IOO) substrate was used. The atomically resolved STM-images of freshly cleaved LaBt(IOU) surface have been obtained iu air. Comparative investigations of KSt, NaSt, LiSt and stearone St2(CO) films have been performed. In spue ot rive similarity of their chemical formulas, the structures of corresponding monolaycars are sharply different. It has been found that scanning tip produces an ordering effect on KSt films.

Ма|ічишо АЛ, Сканирующая туннельная микроскопия тонких пленок длоптоцшочечных алифатических соединении. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-маїематнчсскнх наук по специальности 01.04.18 - физика поверхности, Институт физики НАН Украины, Киев, 1997.

Защищается 7 научных работ, содержащих результаты исследований вакуумно напиленных тонких пленок стеаратов щелочных металлов (KSt, NaSt, LiSt) и стеарона St2(CO) методом сканирующей туннельной микроскош'и (СТМ). Впервые использовалась подложка ЬаВб(ЮО). Получены СТМ-изображения свежесмолотой па воздухе поверхности LaBe(lOO) с атомным разрешением. Проведены сравнительные исследования пленок KSt, NaSt, LiSt и стеарона St2(CO). Несмотря на сходство химических формул молекул, структуры соответствующих монослоев радикально отличаются. Для пленок KSt обнаружен эффект упорядочения сканирующим острием.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

Скануюча тунельна мікроскопія, довголанцюжконі аліфатичні сполуки, вакуумно напилені плівки, органічні плівки.

МАРЧЕНКО ОЛЕКСАНДР АНАТОЛІЙОВИЧ

СКАНУЮЧА ТУНЕЛЬНА МІКРОСКОПІЯ ТОНКИХ ПЛІВОК ДОВГОЛАНЦЮЖКОВИХ АЛІФАТИЧНИХ СПОЛУК