Studien mit Synchrotronstrahlung über den Übergang von wasserstoffhaltigem amorphem Kohlenstoff zu graphitischem Kohlenstoff

Mit der Synchrotronstrahlungsanlage am Brookhaven National Laboratory haben wir die elektronische Struktur von dünnen, wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstofffilmen untersucht, die durch dc-Glühemission von Kohlenwasserstoffen erzeugt wurden. Fotoemissionsmessungen im Valenzband dieser Filme lieferten Informationen über die besetzte Dichte der Zustände im Valenzband, während die Nahkant-Absorption an der Kohlenstoff-Kante Merkmale des unbesetzten Leitungsbands verdeutlichte. Die als abgeschiedenen, nicht geglühten Filme sind im Wesentlichen amorph und zeigen keine erweiterten Merkmale der Röntgenabsorptionsfeinstruktur (EXAFS). Fotoemissionsergebnisse zeigen, dass diese Filme isolierend sind, was auf tetraedrische (diamantartige) Koordination hindeutet. Die Ergebnisse der Nahkant-Absorption zeigen jedoch einige ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen, wie durch ein 1s^*-Merkmal belegt. Nach dem Glühen werden die Filme graphitischer, wie durch sowohl die Fotoemissions- als auch die Nahkant-Absorptionsmessungen nachgewiesen wird, die eine Feinstruktur zeigen, die mit der für kristallines oder mikro-kristallines Graphit beobachteten übereinstimmt. Sie werden auch leitfähig. Das Glühen geht mit der Entwicklung von Wasserstoff aus den Filmen einher, und dies scheint mit der Entwicklung bestimmter Merkmale der Bandstruktur korreliert zu sein, während der Film ordnet. Die geglühten Filme zeigen auch die Anfänge von Merkmalen im EXAFS-Bereich.