Дослідження початкових стадій формування вуглецевих конденсатів на міді

Autor: Dai, Yu, Kolupaev, Igor, Sоbоl, Oleg
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 4, № 12 (94) (2018): Materials Science; 49-55
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 4, № 12 (94) (2018): Материаловедение; 49-55
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 4, № 12 (94) (2018): Матеріалознавство; 49-55
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: In the CVD method, samples of carbon condensates were obtained under special conditions (low substrate temperature and short growth times). The use of special technological conditions makes it possible to study the initial stages of growth of graphene layers. To analyze the influence of the microinhomogeneities of the copper substrate on growth conditions, various modes of its electrochemical polishing were used in the study. The structural state of the surface was studied using computer processing of digital images of a surface with color segmentation. A metallographic analysis of more than 70 samples was carried out and three main structural elements of the initial stage of growth of graphene layers were identified on the basis of computer image processing during condensation. These are graphene layers, sections of a copper substrate and a cluster of atoms with a structural state different from the graphene (presumably amorphous). It has been established that preparation of the substrate surface should be attributed to the most important technological operations for obtaining a high-quality graphene coating. It has been found that the use of multicomponent electrolytes during the polishing of the copper substrate makes it possible to increase the uniformity in the dimensions of the structural elements of the surface roughness. This leads to an increase in the surface area of the formation of graphene layers already during the initial stages of growth (at a relatively low process temperature of 700 °C).The obtained results testify to the prospects of using multistage image analysis (using the clustering method) to optimize the technological regimes for obtaining the “carbon condensate/substrate” systems, taking into account the initial roughness of the latter
В работе методом CVD в специальных условиях (низкая температура подложки, малые времена роста) получены образцы углеродных конденсатов. Использование специальных технологических условий позволяет исследовать начальные стадии роста графеновых слоев. Для анализа влияния микронеоднородностей медной подложки на условия роста в работе применялись различные режимы ее электрохимической полировки. Структурное состояние поверхности исследовалось с использованием компьютерной обработки цифровых изображений поверхности с цветовой сегментацией. Проведен металлографический анализ более 70 образцов и на основании компьютерной обработки изображений выделены три основных структурных элемента начальной стадии роста графеновых слоев при конденсации. Это графеновые слои, участки медной подложки и скопления атомов с отличающимся от графена структурным состоянием (предположительно аморфноподобным). Установлено, что подготовку поверхности подложки следует отнести к важнейшим технологическим операциям получения качественного графенового покрытия. При этом выявлено, что использование в процессе полировки медной подложки многокомпонентных электролитов позволяет повысить однородность по размерам структурных элементов шероховатости поверхности. Это приводит к увеличению площади поверхности формирования графеновых слоев уже в процессе начальных стадий роста (при относительно низкой, 700 0С, температуре процесса).Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования многостадийного анализа изображений (с использованием метода кластеризации) для оптимизации технологических режимов получения систем “углеродный конденсат/подложка” с учетом исходной шероховатости последней
В роботі методом CVD в спеціальних умовах (низька температура підкладки, малі часи зростання) одержані зразки вуглецевих конденсатів. Використання спеціальних технологічних умов дозволяє досліджувати початкові стадії росту графенових шарів. Для аналізу впливу микронеоднородностей мідної підкладки на умови росту в роботі застосовувалися різні режими її електрохімічного полірування. Структурний стан поверхні досліджувався з використанням комп'ютерної обробки цифрових зображень поверхні з колірною сегментацією. Проведено металографічний аналіз більш 70 зразків і на підставі комп'ютерної обробки зображень виділені три основних структурних елемента початковій стадії росту графенових шарів при конденсації. Це графенові шари, ділянки мідної підкладки і скупчення атомів з відмінним від графена структурним станом (імовірно аморфноподібним). Встановлено, що підготовку поверхні підкладки слід віднести до найважливіших технологічних операцій отримання якісного графенового покриття. При цьому виявлено, що використання в процесі полірування мідної підкладки багатокомпонентних електролітів дозволяє підвищити однорідність за розмірами структурних елементів шорсткості поверхні. Це призводить до збільшення площі поверхні формування графенових шарів вже в процесі початкових стадій росту (при відносно низькій, 700 0С, температурі процесу).Одержані результати свідчать про перспективність використання багатостадійного аналізу зображень (з використанням методу кластеризації) для оптимізації технологічних режимів отримання систем "вуглецевий конденсат/підкладка" з урахуванням вихідної шорсткості останньої
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: