ИСТИНА

В сверхтонких поверхностных слоях протекают многие сложные физико-химические процессы, без исследования которых невозможно получить полную картину свойств. Поэтому для анализа химического состава и типа химических связей широко востребована рентгено-фотоэлектронная спектроскопия (XPS - X-ray photoelectron spectroscopy). Уменьшение размеров наноструктур, синтез слоистых структур на основе двумерных материалов демонстрирует необходимость знания не только типа химической связи, но и анализа электронной структуры сильно локализованных областей. В этом отношении стандартные методы, такие как ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (UPS - Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy), не обеспечивают пространственного разрешения, необходимого для исследования материала в нанометровом масштабе. Данную проблему позволяет решить электронная спектроскопия, а именно спектроскопия потерь энергии валентных электронов (VEELS – Valence Electron Energy Loss Spectroscopy), которая реализована в области низких потерь энергии электронов (~50 эВ) и предоставляет информацию, аналогичную ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопии, и содержит сведения о зонной структуре. Кроме характерных пиков плазмонных потерь, данная область отображает плотность незанятых состояний над уровнем Ферми [1]. Кроме этого в электронной спектроскопии реализован метод анализа протяженных тонких структур энергетических потерь энергии электронов (EXELFS – Extended Electron Energy Loss Fine Structure). Эта структура формируется за краем возбуждения внутреннего уровня атома вещества, и поскольку природа формирования аналогична XAFS спектрам, она содержит информацию о параметрах локальной атомной структуры исследуемого объекта – длины химической связи, координационные числа и параметры дисперсии межатомных расстояний. [2]. В настоящей работе в качестве объектов исследования выступали соединения TiH2 и Ti2AlC. Выбор данных объектов исследования обусловлен тем, что эти соединения являются прекурсорами для получения двухслойных материалов, MXenes (соединения с общей формулой Mn + 1XnTx, где M – переходный металл, X – C и/или N, Tx – функциональная группа краевых и поверхностных атомов, которые обычно состоят из –OH, =O, –F.). В свою очередь, выбор прекурсоров в значительной степени влияет на свойства конечного продукта, поэтому исследование физико-химических свойств данных соединений является важной задачей. В ходе исследований были получены спектры энергетических потерь электронов в режиме обратного отражения от поверхности образца в диапазоне до 600 эВ в шкале потерь энергии вторичного электрона. Проведен количественный анализ EXELFS спектров и определены изменения параметров локальной атомной структуры. Анализ области малых потерь энергии электронов позволил определить изменения в электронной структуре. Определены энергии поверхностного и объемного плазмона, также определены энергии межзонных переходов поверхностных групп. В результате было сделано предположение, что атомы титана образуют октаэдрическое окружение вокруг атомов углерода и атомов алюминия