Přejít k obsahu


Formation of metastable phases of ferrous sulfide via pulsed Nd:YAG laser deposition: Experimental and theoretical study

Citace:
KŘENEK, T., MEDLÍN, R., KARATODOROV, S., MIHAILOV, V. I., POLA, M., AL-JAARY, A. H. R. Formation of metastable phases of ferrous sulfide via pulsed Nd:YAG laser deposition: Experimental and theoretical study. JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, 2017, roč. 723, č. NOV 5 2017, s. 689-697. ISSN: 0925-8388
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Formation of metastable phases of ferrous sulfide via pulsed Nd:YAG laser deposition: Experimental and theoretical study
Rok vydání: 2017
Autoři: Ing. Tomáš Křenek Ph.D. , Ing. Rostislav Medlín Ph.D. , Stefan Karatodorov , Valentin I. Mihailov , Michal Pola , Prof. Ing. Ali H. Reshak Al-Jaary Ph.D.
Abstrakt CZ: Vysoce polymorfní sulfid železnatý vykazuje atraktivní optické, polovodičové, magnetické a biokatalytické vlastnosti související s jeho fázovou modifikací. Nd: YAG laserová ablace sulfidu železitého (FeS) ve vakuu vede k heterogenní depozici nanostrukturovaných tenkých vrstev FeS1-x. Byly provedeny depozice na substráty Ta, Al a Cu a získané tenké vrstvy byly analyzovány za použití skenovací elektronové mikroskopie (SEM), transmisní elektronové mikroskopie (HRTEM) s vysokým rozlišením a elektronové difrakce za účelem charakterizace morfologie, chemického složení a fázové transformace indukované ablativním procesem. Kovové a prstencové částice, beztvaré aglomeráty a ploché diskontinuální plochy byly pozorovány u všech vrstev nanesených na různých substrátech. Při použití HRTEM však byly díky elektronové difrakci zjištěny různé fázové kompozice na různých substrátech. Krystalická pyritová fáze (FeS2) byla detekována na substrátu Ta. Metastabilní rhombohedrální smythit Fe9S11 a kubický pyrit FeS2 byly nalezeny na Al substrátu. Na substrátu Cu byly odhaleny krystaly pyritu FeS2, metastabilní rhombohedrální smythit Fe9S11 a metastabilní ortorombický marcasit FeS2m. Zjištěné krystalické nanozrna ve všech depozitech byly obklopeny amorfní fází. Navíc, pro získání hlubšího vhledu do elektronické struktury získaných stabilních (kubických pyritů) a méně známých nestabilních fází (orthorhombic marcasite a rhombohedral smythite) byla použita kalkulace elektronové hustoty (DFT) a byly vypočteny důležité charakteristiky, jako jsou hodnoty šířky zakázaného pásu.
Abstrakt EN: Highly polymorfic ferrous sulfide exhibits attractive optical, semiconductiong, magnetic and biocatalytic properties related to its phase modification. Nd:YAG laser ablation of ferrous sulfide (FeS) in vaccum results in noncongruent deposition of nanostructured FeS1-x thin films. Deposits have been carried out on Ta, Al and Cu substrates and achieved thin films were analyzed using scanning electron microscopy (SEM), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and electron diffraction in order to characterize morphology, chemical composition and phase transformation induced by ablative process. Round-shaped and ring-like particles, shapeless agglomerates as well as flat discontinuous areas have been observed for all the coats deposited on various substrates. However, using HRTEM, in agreement with electron diffraction, different phase compositions on various substrates have been detected. Cubic pyrite phase (FeS2) has been detected on Ta substrate, metastable rhombohedral smythite Fe9S11 and cubic pyrite FeS2 have been found on Al substrate. And cubic pyrite FeS2, metastable rhombohedral smythite Fe9S11 and metastable orthorhombic marcasite FeS2m have been revealed on Cu substrate. The detected crystalline nanograins in all deposits were surrounded by amorphous phase. Furthermore, to gain deep insight into the electronic structure of obtained stable (cubic pyrite) and less known unstable phases (orthorhombic marcasite and rhombohedral smythite) the density functional theory is employed and important characteristics such as band gap values have been calculated.
Klíčová slova

Zpět

Patička