Углерод алмазоподобные

Сам углерод известен главным образом в двух полиморфных модификациях алмаза и графита. В первой из них реализуется пространственная тетраэдрическая структура (sp -гибридизация), а во второй — слоистая гексагональная структура (sp -гибридизация) с более слабыми связями между слоями. Первый изоэлектронный аналог углерода — нитрид бора BN — также образует алмазоподобную кубическую (сфалеритную) и графитоподобную слоистую структуры. Однако появление некоторой доли ионности химической связи обусловливает возникновение третьей полиморфной модификации BN — гексагональной структуры типа вюртцита. Таким образом, в бинарных соединениях с тетраэдрической структурой и преимущественно ковалентным типом связи вюртцитоподобная модификация стабилизируется при наличии заметного ионного вклада. Это положение особенно наглядно проявляется у следующего изоэлектронного аналога углерода — ВеО, в котором стабильной модификацией является гексагональная типа вюртцита, что обусловлено еще большей разностью ОЭО компонентов. И наконец, преобладающий ионный вклад в химическую связь последнего члена этого изоэлектронного ряда — LiF — обеспечивает образование кристаллов с решеткой типа Na l (к. ч. 6). [c.51]

Как видно из изложенного, соединения бора с азотом во многом напоминают соединения углерода. Эту аналогию мы наблюдали на примерах двух модификаций нитрида бора (графито- и алмазоподобного), боразола и его производных. Ее можно проиллюстрировать также следующими примерами [c.450]

Кремний кристаллизуется в решетке типа алмаза. В отличие от углерода твердый кремний не имеет устойчивой графитоподобной модификации. Кремний — полупроводник. При 20° С его проводимость составляет около 10 Ом м . Кремний плавится при 1410° С, поэтому изучение свойств жидкого кремния—нелегкая задача. Плавление кремния сопровождается частичным разрушением алмазоподобной структуры и уменьшением объема на 9,6%. При повышении давления до 4,5 ГПа температура плавления кремния снижается до 1157° С. Интересные и разносторонние исследования жидкого кремния высокой степени чистоты, содержащего менее чем 10 мольн. % примесей, были выполнены В. М. Глазовым и его сотр. [33]. Основным элементом строения жидкого кремния, по-видимому, является размытый тепловым дви- [c.201]

Однако в отличие от углерода атомы кремния как элемента третьего периода л-связей друг с другом образовывать не могут. Поэтому для кремния не характерна аллотропия, ои образует одну алмазоподобную модификацию, где атомы кремния связаны только а-связями за счет перекрывания 5рЗ-гибрид-ных орбиталей. Такой кристаллический кремний представляет собой темно-серое металловидное тело, обладающее электропроводностью, т. е. кремний по физическим свойствам близок к металлам. Так называемый аморфный кремний (коричневый порошок) не является аллотропной модификацией. Он представляет собой мелкокристаллическую форму алмазоподобной модификации. [c.249]

Кремний в отличие от углерода встречается в виде одной устойчивой модификации, так как для кремния характерна лишь полная зр -гибридизация электронных орбиталей. Алмазоподобная модификация кремния тугоплавка, имеет высокую твердость и напоминает по внешнему виду темно-серый металл. При комнатной температуре кремний является полупроводником (см. 111.4). На внешнем электронном слое атома кремния есть вакантные З -орбитали (51...35 3р 3 °), что отличает структуру внешнего слоя атома 51 от атома углерода ( ...2s 2p ). Вакантные Зй -орбитали могут участвовать в образовании связей, что сказывается на свойствах образуемых простых веществ алмазная модификация углерода — изолятор, а алмазоподобная модификация кремния — полупроводник. [c.273]

Модификации. Как и углерод, кремний и германий существуют в виде нескольких модификаций. Алмазоподобные (кубические) модификации этих элементов являются твердыми блестящими достаточно тугоплавкими веществами серо-стального цвета (у кремния) и от серебристого до [c.377]

Получение алмазных наноструктур и пленок аморфного алмазоподобного углерода [c.14]

ЗЮа 2С = 51С СОа Карборунд имеет алмазоподобную кристаллическую решетку, в которой каждый атом кремния окружен четырьмя атомами углерода и наоборот, а ковалентные связи очень прочны, как в алмазе. Поэтому по твердости он близок к алмазу. Из карбида кремния изготовляют точильные камни и шлифовальные круги. [c.214]

Некоторые свойства алмазоподобных кристаллов углерода, кремния, германия и олова [c.442]

Авторы , анализируя кривые радиального распределения атомов, пришли к заключению, что в стеклоуглероде имеются области или домены двух типов с тригональными межатомными (графитовыми) и с тетраэдрическими (алмазоподобными) связями. Аналогичных представлений придерживались и другие исследователи , хотя многие и подвергали сомнению возможность существования алмазоподобных доменов в стеклоуглеродах. Автор , исходя из измерений твердости и плотности образцов и ширины дифракционных линий, предположил, что в неграфитирующихся углеродах сосуществуют разные кристаллические формы углерода, в том числе в значительном количестве присутствуют и микроструктуры с тетраэдрической координацией атомов. [c.23]

Карбид кремния Si (карборунд), подобно углероду и кремнию, существует в виде кубической (алмазоподобной) и гексагональной модификаций. В чистом виде алмазоподобный S — диэлектрик, но с примесями становится полупроводником (Д = 1,5—3,5 эВ) с п-пли / -проводимостью. Он тугоплавок (т. пл. 2830°С), по твердости близок к алмазу, химически весьма стоек. Разрушается лишь при нагревании в смеси HF + HNOg и при сплавлении со щелочами в присутствии окислителя, например [c.420]

В заключение этого раздела отметим, что метод газофазного химического и физического осаждения широко используется для осаждения не только кристаллических (алмазных) пленок, но также и пленок аморфного углерода а-С 10. В этом последнем материале отсутствует дальний порядок в расположении связей С—С, и потому отсутствует кристаллическая структура но существует ближний порядок. В зависимости от условий получения, пленки могут содержать значительное (до 30 ат. %) количество водорода — это гидрогенизирован-ный аморфный углерод а-С Н — или быть безводородными. Условно можно разделить многообразие форм аморфного углерода на графитоподобные и алмазоподобные материалы. В первых преобладает -гибридизация углеродных орбиталей, во вторых — -гибридизация. Соответственно, графитоподобные пленки отличаются сравнительно небольшой шириной запрещенной зоны (< 1 эВ) и имеют высокую электропроводность. Алмазоподобный углерод имеет запрещенную зону 2-4 эВ и значительно более низкую проводимость по ряду свойств он приближается к алмазу (отсюда и его название), но, конечно, уступает последнему. Недавно появились предварительные сообщения [c.15]

Кривые фоновый ток-потенциал напоминают аналогичные кривые для алмазного электрода (см. рис. 9, 10), но область идеальной поляризуемости более узкая [96]. Фторирование а-С Н существенно повышает коррозионную стойкость алмазоподобного углерода [97]. [c.26]

Типичные значения параметров <т и а, а также сопротивления пленок (вместе с вычисленным отсюда удельным сопротивлением алмаза р) и фарадеевского сопротивления приведены в табл. 3 для ряда поликристаллических и монокристаллических алмазных электродов, а также электрода из аморфного алмазоподобного углерода [102, ПО, 111, 112]. Хотя данные таблицы носят скорее иллюстративный характер, поскольку свойства электродов обычно варьируют в значительных пределах, все же сопоставление данных таблицы для монокристаллических и поликристаллических тонкопленочных алмазных электродов позволяет заключить, что [c.31]

П.м, по структуре делятся на кристаллич,, твердые аморфные и жидкие. Наиб, практич, применение находят неорг. кристаллические П.м., к-рые по хим. составу разделяются на след. осн. группы. Элементарные полупроводники Ge, Si, углерод (алмаз и графит). В, a-Sn (серое олово). Те, Se. Важнейшие представители этой группы-Ое и Si имеют кристаллич, решетку типа алмаза (алмазоподобны). Являются непрямозонными полупроводниками образуют между собой непрерывный ряд твердых р-ров, также обладающих полупроводниковыми св-вами. [c.58]

Пленка алмазоподобного углерода [c.32]

Кристаллическая структура и электродная кинетика сравнение электродов из моно-и поликристаллического алмаза и аморфного алмазоподобного углерода [c.59]

Электроды из аморфного алмазоподобного углерода могут быть дешевой и потому более доступной альтернативой электродам из кристаллического алмаза. Их проводимость, по всей вероятности, обусловлена не движением свободных носителей в разрешенных энергетических зонах, а перескоками электронов между локализованными точечными дефектами. [c.74]

Связь между неорганической и органической химией ярко проявляется при сопоставлении р.чда соединений азота и углерода. Особенно показательно сопоставление нитрида бора BN с углеродом С и боразола BзNзH5 с бензолом СеНв. Нитрид бора образуется из простых веществ при 900 °С в виде модификации, структура которой аналогична слоистой структуре графита. При 1350 °С и 6,2-10 Па образуется алмазоподобный боразон ВК, на основе которого изготовляют режущий инструмент, не уступающий алмазному. [c.124]

В разделе 6.3 мы видели, что, в отличие от графитоподобного углерода, на широкозонном алмазоподобном углероде с преимущественной зр -гибридизацией С—С связей электрохимические реакции не протекают. Однако и широкозонный алмазоподобный углерод а-С Н приобретает электрохимическую активность после введения, в ходе осаждения, достаточно большой (около 10 %) примеси платины в объем пленки. (Следует подчеркнуть, что вследствие небольшой толщины углеродных пленочных электродов расход драгоценного металла все равно остается незначительным.) [c.74]

Примечательным оказался характер зависимости электрохимической активности электрода от содержания платины в аморфном углероде [264]. В качестве меры этой активности удобно выбрать высоту катодного пика плотности тока потенциодинамической кривой при постоянных концентрации реагента (например, Ре(СМ) ) в растворе и скорости развертки потенциала. На рис. 43 приведена зависимость этой величины от содержания платины в образцах алмазоподобного углерода (кривая 1). Видно, что на пленках, в которых добавка платины не превышает 3 ат. %, реакция практически не идет, как и на пленках алмазоподобного [c.74]

Глава 8. Электрохимия алмазоподобного углерода [c.76]

В [16] высказано предположение, что в структуре чугуна свободный углерод може г существовать в виде алмазоподобных образований, а также а-карбина - -С = С - С и предложено коралловидное строение графита в чугуне (рис. 10), причем следует обратить внимание на спиралевидную форму графита, напоминающую бакмтьюб. [c.20]

Как объяснить, почему система с одинарными связями в случае углерода более предпочтительна, чем система с кратными связями Причиной, несомненно, являются очень высокая абсолютная и относительная прочности одинарных связей углерод—углерод (например, по сравнению с азотом). Так, в углеводороде СНз—СНз энергия связи С—С составляет 83,1 ккал/моль, тогда как в аналогичном соединении азота ЫНг—МНг энергия связи N—N характеризуется величиной только 38,4 ккал/моль [1]. Как известно, первая связь С—С в углеводородах, например, существенно более прочна, чем вторая (в системе с С = С) и третья связь (в системе с С = С). Очевидно, что для углерода вариант с образованием одинарных связей оптимален благодаря возможности высокосимметричного расположения в пространстве четырех двухэлектронных тетраэдрических ковалентных связей (алмаз), обеспечивающих минимальное межэлектронное отталкивание. В случае азота — соседа углерода по периодической системе, имеющего один дополнительный электрон, такое выгодное распределение электронных пар в пространстве невозможно у атома азота появляется неподеленная электронная пара, не эквивалентная двухэлектронной паре одинарной связи N—N. Поэтому алмазоподобная структура для азота не реализуется вместо четырех одинарных связей элемент—элемент (в алмазе) азот способен образовать только три связи N—N. и они не могут быть направлены в пространстве строго гетраэдрически, как в алмазе, из-за отталкивания неподеленной электронной пары у атома азота. [c.248]

Важно отметить, что, несмотря на существенное упрочение в случае серы и фосфора одинарных ковалентных связей элемент—элемент, в целом в каждой из групп периодической системы действует тенденция к понижению прочности ковалентных гомоатомных и гетероатомных связей. Доказательством может быть понижение величины т. пл. простых веществ с алмазоподобной структурой при переходе от углерода ( 3350°С) к кремнию (1414°С) и, напротив, повышение т. пл. в рядах молекулярных соединений неметаллов сера (+119°С), селен (-Ь220°С), теллур (+450°С), а также в группе галогенов и благородных газов. Для молекулярных гомоатомных соединений прочность межмолекулярных связей, вызывающих увеличение температуры плавления, растет по мере уменьшения прочности связи элемент—элемент внутри молекулы [3]. Например, в ряду галогенов наименее прочной является молекула Ь, что согласуется с наличием относительно прочной кристаллической молекулярной структуры иода (в отличие от других галогенов) при обычных условиях. [c.249]

Модификации. Как и углерод, кремний и германий существуют в виде нескольких модификаций. Алмазоподобные (кубичег ские) модификации этих элементов являются твердыми блестящими достаточно тугоплавкими веществами серо-стального цвета (у-кремния) и от серебристого до черного цвета в зависимости от обработки поверхности (у германия). Это хрупкие вещества (особенно германий), которые легко различить по плотности у германия (5,33 г/см ) в два с лишним раза выше, чем у кремния (2,33 г/см ). [c.282]

Карборунд имеет алмазоподобную кристаллическую решетку, в которой каждый атом кремния окружен четы1)ьмя атомами углерода и наоборот. Ковалентные связи между атомами очень прочны. Поэтому по твердости карбо])унд близок к алмазу. В технике карборунд применяют для изготовления точильных камней и шлифовальных кругои. [c.420]

Основные свойства фафита и алмаза к настоящему времени нашли адекватное теоретическое описание в литературе, поэтому основные усилия в этой области направлены сейчас на изучение алмазоподобных и фафитоподобных систем с менее совершенной и более неопределенной структурой (влияние дефектов, получение слоистых соединений фафита с различными металлами. описание зонной структуры и свойств нефафитированного углерода и т.д.), а также процессов взаимных превращений углеродных модификаций и условий их образования. [c.7]

Аналогично изменяются другие электрофизические свойства пленок оптическая плотность, ширина запрещенной зоны (0,5 эВ - в максимумах и 2 эВ в минимумах электропроводности). Совокупностью электронно-микроскопических и спектроскопических (оже, ИК, КР) исследований было установлено, что в аморфных углеродных пленках, полученных при Е=50 эВ и 125 эВ, преобладают элементы структуры с графитным ближним порядком.. А в пленках, полученных при Е=30 эВ, 90 эВ и 150 эВ (пленки с повышенными диэлектрическими свойствами), преобладают структурные элементы с ближним атомным порядком, организованным по типу различных метастабильных фаз при Е=150 эВ -карбиноподобные пленки, при Е=90 эВ - алмазоподобные, при Е=30 эВ образуется аморфная фаза на основе промежуточного типа гибридизации между зр и зр с ближним порядком, соответствующим фанецентрированной кубической решетке. Ранее такой фазы среди кристаллических модификаций углерода обнаружено не было. Итак, ионное облучение растущих углеродных пленок может стимулировать фазовые преврашения в них, и этот эффект является немонотонной функцией энергии ионов. [c.29]

Удельное сопротивление пленок алмаза определяется не только концентрацией носителей заряда (свободных дырок), но и их подвижностью. Из-за рассеяния носителей заряда на межкристаллитных гранргцах и других структурных дефектах подвижность дырок в поликристаллических пленках обычно невелика, гораздо ниже, чем приведенная в табл. 1 для монокристаллов. Обычно эта подвижность — порядка 1 см /(В с) [44-46], хотя в некоторых случаях она в десятки и сотни раз выще (см., например, работы [47, 48]). Подвижность в монокристаллических (гомоэпитаксиаль-ных) пленках на 1-2 порядка величины выще, чем в поликристаллических, выращенных в тех же условиях [41]. Следует отметить, что некоторое нарушение кристаллической решетки алмаза при его легировании, обусловленное введением бора, может отрицателыго сказаться на величине подвижности. В пленках аморфного алмазоподобного углерода величина подвижности на несколько порядков ниже, чем в кристаллическом алмазе [44]. [c.19]

В заключение этого раздела кратко остановимся на свойствах электродов из алмазоподобного углерода. Данных здесь не очень много, и они отчасти противоречивы. Согласно [92], даже очень тонкие алмазоподобные пленки (толщиной 50 нм) хорошо противостоят коррозии. В то же время в работах [93, 94] сообщалось, что такие тонкие пленки проницаемы для электролита, который проникал к металлической подложке, вызывая ее коррозию, что в конце концов приводило к отслаиванию пленки. Пленки субмикрометровой толщины оказались более стойкими. Наличие пор в пленках алмазоподобного углерода иногда удается обнаружить методом измерения импеданса [95]. [c.26]

Как показано в разделе 3, поликристаллические алмазные пленки — это гетерогенная система, состоящая из алмазных кристаллитов и вещества межкристаллитных границ последнее, предположительно, представляет собой аморфный углерод. Возникает вопрос в какой мере межкристаллитные границы влияют на электрохимические свойства поликристаллических алмазных электродов Для выяснения этого вопроса следует сопоставить электрохимическое поведение кристаллического алмаза и аморфного алмазоподобного углерода, который можно условно рассматривать в качестве модельного вещества межкристаллитных границ в поликристаллическом алмазе. (Межкристаллитные границы не могут состоять из хорошо проводящего графитоподобного аморфного углерода, иначе нелегированные поликристалличесвсие алмазные пленки не обладали бы такими высокими диэлектрическими характеристиками, как наблюдаемые на опыте.) [c.59]

В главе 2 отмечалось, что свойства аморфного углерода варьируют в очень широких пределах. Графитоподобные тонкопленочные электроды по своим электродным свойствам напоминакуг другие углеродистые материалы (стеклоуглерод и др.) окислительно-восстановительные реакции на них протекают в режиме смешанной кинетики (см. раздел 6.1). На алмазоподобных электродах, напротив, пики токов окисления [c.59]

Рис. 43. Эффект добавок Р1 на кинетику восстановления Ре(СМ) на алмазоподобных электродах. Зависимость (1) высоты пика плотности катодного тока в растворе 0,5 М N280 +0,01 М Ре(СМ) (при скорости развертки потенциала 5 мВс ) и (2) логарифма дифференциальной емкости электрода при стационарном потенциале в растворе 0,5 М от содержания платины в алмазоподобном углероде [264]

Дифференциальная емкость электрода плавно увеличивается с ростом содержания платины (рис. 43, кривая 2), что свидетельствует о появлении на поверхности электрода но при этом удельное сопротивление материала практически не меняется и составляет порядка 10 Ом см. Последнее означает, что платина не является легирующей примесью в алмазоподобном углероде в том смысле, в каком этот термин употребляется в физике полупроводников (т. е. она не повышает концентрацию носителей заряда) также не достигается и порог перколяции, т. е. частицы платины не создают непрерывной структуры, обеспечивающей протекание тока в обход углеродной матрицы (см. ниже). 1У1ожно поэтому предположить, что платина лишь ускоряет перенос зарядов на границе раздела а-С Н/раствор атомы на поверхности электрода играют роль активных мест, на которых адсорбция и электродная реакция протекают с большой скоростью. Для объяснения наблюдаемого порогового эффекта в [264] предложена модель, предполагающая неоднородный характер как проводимости в объеме пленки, так и ускоряющего действия платины на перенос заряда на границе раздела а-С Н/раствор. По способу введения платины в а-С Н, она может [c.75]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология