Badania struktury membran przy pomocy mikroskopu transmisyjnego

Próbka1.1

Rysunek 56. Próbka 1.1 przekrój poprzeczny: podłoże, międzywarstwa, membrana

Membrana 1.1 ma grubość 75nm, spadek grubości na zdjęciu 56 może być wynikiem ścieniania preparatu. Międzywarstwa i podłoże płynnie się przenikają.

Rysunek 56. Próbka 1.1 przekrój poprzeczny: podłoże, międzywarstwa Podłoże

Membrana Międzywarstwa

63 Podczas badania zaobserwowano klinową nieciągłość w międzywarstwie, która zmniejsza grubość międzywarstwy w tym miejscu.

Rysunek 57. Próbka 1.1 przekrój poprzeczny: międzywarstwa, membrana

Zdjęcie 57 przedstawia granicę między membraną, a międzywarstwą. Ciemniejszy pas jest prawdopodobnie cieniem membrany powstałym przez to, że powierzchnia między warstwami w tym miejscu prawdopodobnie nie jest prostopadła do powierzchni rzutowania na detektor. Badanie profilu składu chemicznego EDS w przypadku tej próbki nie wykazało dyfuzji z membrany do wnętrza międzywarstwy.

Rysunek 58. Próbka 1.1 przekrój poprzeczny: międzywarstwa

64 Międzywarstwa na zdjęciu 58 jest ziarnista, potwierdza to hipotezę o jej nanokrystaliczności.

a

b

c

Rysunek 59. Obrazy dyfrakcyjne pochodzące z próbki 1.1

65 a

b

c

Rysunek 60. Obrazy o wysokiej rozdzielczości pochodzące z próbki 1.1

66 Tabela 59 zawiera obrazy dyfrakcyjne dla próbki 1.1. Elektronogram a pochodzi z podłoża, widać na nim pierścienie utworzone z drobnych refleksów, świadczy to o krystaliczności podłoża i małym rozmiarze krystalitów. Elektronogram b podchodzący z międzywarstwy to wiele ciągłych pierścieni. Obraz taki daje ugięcie wiązki na nanokrystalicznej strukturze o wielkości ziarna rzędu kilku nanometrów lub strukturze materiału w początkowej fazie krystalizacji. Elektronogram c pochodzący z membrany to jeden centralny pierścień i ślad wiązki przechodzącej, membrana ma strukturę amorficzną.

Tabela 60 zawiera obrazy uzyskane w trybie wysokiej rozdzielczości. Na obrazie c widać obszar zorientowany tak, że widać na zdjęciu płaszczyzny atomowe. Na obrazach b i c nie zaobserwowano miejsc o uporządkowanej strukturze atomowej.

Próbka 1.2

Rysunek 61. Próbka 1.2 przekrój poprzeczny: podłoże, międzywarstwa

Strefa przejściowa między podłożem, a międzywarstwą ma szereokość około 100nm.

Ziarnistość obrazu wskazuje na nanokrystaliczną postać międzywarstwy i wielkość krystalitów rzędu kilku nanometrów.

Strefa przejściowa między podłożem, a międzywarstwą

67

Rysunek 62. Próbka 1.2 przekrój poprzeczny: podłoże, międzywarstwa, membrana

Rysunek 63. Próbka 1.2 przekrój poprzeczny: międzywarstwa

Na zdjęciach 62 i 63 widać linie świadczące o kolumnowości ułożeni ziaren w międzywarstwie. Na obrazach SEM zaobserwowano pory w międzywarstwie próbki 1.2.

Kolumnowość struktury może pozytywnie wpływać na przepuszczalność próbki.

Podłoże

Membrana Międzywarstwa

68 a.

b

c

Rysunek 64. Obrazy dyfrakcyjne pochodzące z próbki 1.2

W tabeli 64 zebrane są elektronogramy. Na elektronogramie a pochodzącym z podłoża widać wyraźne refleksy od struktury krystalicznej. Elektronogram b to ciągłe pierścienie świadczące o strukturze ultradrobnokrystalicznej międzywarstwy. Membrana jest amorficzna.

69 a

b

Rysunek 65. Obrazy o wysokiej rozdzielczości pochodzące z próbki 1.2

Grubość próbki nie zawsze pozwalała na wykonanie zdjęcia przy bardzo dużych przybliżeniach. Zdjęcia w tabeli 65 pokazują strukturę atomową podłoża i międzywarstwy.

Na obrazie a widać uporządkowane obszary. Na zdjęciu b nie widać uporządkowania. Na zdjęciu znajdują się obszary o różnych odcieniach szarości, jest to efekt porowatości międzywarstwy.

70 Próbka 1.3

Rysunek 66. Próbka 1.3 przekrój poprzeczny: podłoże, międzywarstwa, membrana

Rysunek 67. Próbka 1.3 przekrój poprzeczny: międzywarstwa

Struktura międzywarstwy jest kolumnowa. Zdjęcie 67 pokazuje, że międzywarstwa ma charakter krystaliczny o wielkości ziarna nieprzekraczającej 10nm.

Podłoże

Membrana Międzywarstwa

71 a

b

Rysunek 67. Obrazy dyfrakcyjne pochodzące z próbki 1.3

Na elektronogramie a w tabeli 67 widać wyraźne pierścienie złożone z pojedynczych refleksów. Międzywarstwa na próbce 1.3 ma strukturę krystaliczną. Wynik ugięcia wiązki elektronów na membranie jest przedstawiony na elektronogramie b, w środku widać ślad po wiązce przechodzącej i jeden pierścień. Membrana ma strukturę amorficzną.

72 Próbka1.4

Rysunek 68. Próbka 1.4 przekrój poprzeczny: podłoże, międzywarstwa, membrana

Grubość międzywarstwy w badanej próbce wynosi 1,3µm. Szerokość obszaru, w którym międzywarstwa i podłoże przenikają wynosi około 200nm.

Rysunek 69. Próbka 1.1 przekrój poprzeczny: międzywarstwa, membrana

Membrana ma grubość prawie 500nm. Obraz międzywarstwy na zdjęciu 69 jest bardzo ziarnisty, zbudowana jest z bardzo drobnych krystalitów.

Membrana

Międzywarstwa Podłoże

Międzywarstwa

73 a.

b

c

Rysunek 70. Obrazy dyfrakcyjne pochodzące z próbki 1.4

74 Podłoże w próbce jest krystaliczne. Elektronogram międzywarstwy wskazuje na nanometryczną wielkość ziarna w tym obszarze. Sygnał pochodzący z membrany świadczy o jej amorficzności.

Próbka 1.5

Rysunek 71. Próbka 1.5 przekrój poprzeczny: podłoże, międzywarstwa, membrana

Rysunek 72. Próbka 1.5 przekrój poprzeczny: podłoże, międzywarstwa, membrana

Na zdjęciu 72 można dostrzec pewną kolumnowość w budowie membrany. Grubość międzywarstwy nie przekracza 500nm, przenika podłożem na głębokość około 100nm.

Podłoże Membrana

Międzywarstwa

75 a

b

Rysunek 72. Obrazy dyfrakcyjne pochodzące z próbki 1.5

Elektronogram a wskazuje na amorficzność membrany. Międzywarstwa ma strukturę nanokrystaliczną, na elektronogramie widać pierścienie złożone z bardzo drobnych refleksów.

76 Próbka Seco 3-2

Rysunek 73. Próbka Seco 3-2 przekrój poprzeczny: podłoże, międzywarstwa, membrana

Rysunek 74. Próbka Seco 3-2 przekrój poprzeczny: podłoże, międzywarstwa

Grubość międzywarstwy w próbce Seco 3-2 wynosi około 1µm. Strefa przejściowa między podłożem i międzywarstwą ma grubość około 200nm.

Podłoże Membrana

Międzywarstwa

77

Rysunek 75. Próbka Seco 3-2 przekrój poprzeczny: międzywarstwa, membrana

Rysunek 76. Próbka Seco 3-2 przekrój poprzeczny: międzywarstwa, membrana

Membrana ma 100nm grubości, na zdjęciu 75 widać wadę membrany w postaci dwóch porów.

Membrana

Międzywarstwa

78

Rysunek 77. Próbka Seco 3-2 przekrój poprzeczny: międzywarstwa, membrana

Rysunek 78. Próbka Seco 3-2 przekrój poprzeczny: międzywarstwa

Na zdjęciach wykonanych przy bardzo wysokim powiększeniu nie widać obszarów o uporządkowanej strukturze atomowej, ani w międzywarstwie, ani w membranie.

Membrana

Międzywarstwa

79