Введение
ГЛАВА 1. Физико-химические свойства оксидов переходных металлов iv группы: TiO2, ZrO2 и HfO2 17
1.1. Влияние структурных дефектов на атомную и электронную структуру оксидов 17
1.2. Структурно-фазовые переходы полиморфных оксидов переходных металлов TiO2, ZrO2, HfO2 35
1.3. Формирование метастабильных фаз 44
1.4. Физико-химические свойства 50
1.5. Выводы из анализа литературных данных. 58
ГЛАВА 2. Лазерная абляция и методы исследования наночастиц TiO2, ZrO2, HfO2 60
2.1. Метод лазерной абляции 60
2.1.1. Режимы и параметры абляционного процесса 63
2.1.2. Формирование наночастиц оксидов переходных металлов при импульсном лазерном воздействии
2.2. Рентгенофазовый анализ 70
2.3. Просвечивающая электронная микроскопия
2.3.1. Режимы светлопольного и темнопольного изображений 78
2.3.2. Электронные микродифракции 80
2.3.4. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронами 85
2.4. Атомно-силовая микроскопия 87
2.4.1. Топография поверхности 92
2.4.2. Скретч-тест 93
2.5. Спектрофотометрия 94
2.5.1. Оптическое поглощение 98
2.5.2. Фотолюминесценция
2.6. Измерение пористости слоя аблированных наночастиц 101
2.7. Получение наночастиц TiO2, ZrO2 и HfO2 не абляционным методом для сравнительного анализа 102
2.8. Изучение фотокаталитических свойств наночастиц TiO2 104
2.8.1. Анализ по спектрам оптического поглощения 104
2.8.2. Анализ по спектрам характеристических потерь энергии
электронами 105
2.9. Измерение теплопроводных свойств слоя аблированных частиц 106
2.10. Измерения диэлектрических свойств 107
ГЛАВА 3. Строение и физико-химические свойства наночастиц диоксида титана, полученных методом лазерной абляции 112
3.1. Анализ размеров и морфологии наночастиц TiO2 112
3.2. Исследования фазового состава наночастиц TiO2. 121
3.3. Морфологические и фазовые изменения наночастиц TiO2 при термическом отжиге 123
3.4. Определение элементного состава наночастиц TiO2 методом полуколичественного анализа СХПЭЭ 131
3.5. Спектры поглощения и фотолюминесценции наночастиц TiO2 134
3.6. Исследование адгезионных свойств наночастиц TiO2 141
3.7. Фотокаталитические свойства наночастиц TiO2 144
3.8. Выводы по главе 3 150
ГЛАВА 4. Стабилизация высокотемпературных фаз в аблированных наночастицах диоксидов циркония и гафния 152
4.1. Влияние интенсивности лазерного излучения на гранулометрический состав аблированных частиц ZrO2 и HfO2 152
4.2. Фазовый состав наночастиц ZrO2 и HfO2, стабилизация высокотемпературных тетрагональной и кубической фаз 158
4.3. Формирование дефектов в поверхностных атомарных слоях наночастиц ZrO2 и HfO2 168
4.4. Влияние температуры подложки и термического отжига на ВТФ в аблированных частицах ZrO2 и HfO2 174
4.5. Выводы по главе 4 184
ГЛАВА 5. Физические свойства аблированных наночастиц ZrO2 и HfO2 186
5.1. Механические свойства наночастиц ZrO2 и HfO2 186
5.2. Оптические свойства наночастиц ZrO2 и HfO2 190
5.3. Теплопроводные свойства наночастиц ZrO2 200
5.4. Диэлектрические свойства наночастиц HfO2 202
5.5. Выводы по главе 5. 211
ГЛАВА 6. Термоупругий механизм стабилизации наночастиц оксидов переходных металлов iv группы 213
6.1. Воздействие однократных лазерных импульсов на абляционную
мишень TiO2, ZrO2 и HfO2 213
6.2. Построение тепловой модели лазерной абляции оксидов
переходных металлов IV группы. 218
6.3. Стабилизация метастабильных фаз в аблированных наночастиц. 226
6.4. Сравнительный анализ наночастиц TiO2, ZrO2 и HfO2,
аблированных лазерным излучением 229
6.5. Выводы по главе 6 231
Заключение 232
Литература 235
