![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Тонкие пленки оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ) и фторидов шелочноземельных элементов (ЩЗЭ) обладают уникальными оптическими и электрофизическими свойствами и находят широкое применение в различных областях науки и техники. Переход к наноструктурированным пленкам и покрытиям этих полифункциональных материалов расширяет диапазон их использования. В настоящее время нанопленки и нанопокрытия получают различными методами: электродуговым напылением, магнетронным распылением, ионной бомбардировкой, электрохимическим осаждением, осаждением из растворов и др. Выбор метода определяется химическим составом осаждаемого покрытия и требованиями к его наноструктуре. Методы осаждения из растворов занимают особое место, поскольку просты в аппаратурном оформлении и позволяют легко варьировать в широких пределах условия осаждения, т.е., изменять наноструктуру пленок и покрытий. Известны различные подходы к осаждению наноструктурированных оксидных и фторидных покрытий из растворов – (1) формирование нанопокрытий из наночастиц, полученных различными методами и диспергированных в растворах; (2) образование наночастиц на поверхности подложек из растворов прекурсоров. Во вторую группу входят такие широко известные как золь-гель метод и метод химического осаждения из растворов металл-органических соединений (Metal Organic Сhemical Solution Deposition, MOCSD). Суть этого метода состоит в получении раствора металл-органических соединений, содержащих элементы-компоненты материала в необходимой стехиометрии, нанесении на подложку пленок прекурсоров с последующим превращением их в функциональные слои при термообработке и отжиге в соответствующих условиях. При таком подходе на каждой стадии есть возможность варьирования условий осаждения, например, количество циклов нанесения позволяет целенаправленно изменять толщину пленки, концентрация прекурсора, температуры предотжига и отжига влияют на размер зерен материала в пленке. Метод MOCSD использован в данной работе для получения тонких пленок оксидов РЗЭ (на примере СеО2) и фторидов ЩЗЭ (SrF2, CaF2). В качестве прекурсоров выбраны карбоксилаты – ацетат церия(III) и трифторацетаты стронция и кальция, которые были модифицированы путем превращения в разнолигандные координационные соединения. При этом моноэтаноламин (MEA) и диглим (Diglyme) выступали не только в качестве лигандов, принимающих участие в образовании разнолигандных полиядерных прекурсоров, но и в качестве растворителей. Для выявления роли полиядерных прекурсоров в процессе формирования тонких пленок использованы масс-спектрометрические методы с электроспрей ионизацией для изучения состава соединений в растворах и с лазерной десорбционной ионизацией (без матрицы или с матрицей) совместно с ПМР для определения состава пленки прекурсора на поверхности подложки. Данные термического анализа показали, что при 300-350оС новые прекурсоры превращаются в CeO2 и MF2, соотв. Осаждение тонких пленок проводили на текстурированные протяженные подложки из сплава Ni-W (RABiTS) и подложки из сплава Ni-W-Cr с нанесенным на них подcлоем (100)MgO. Полученные пленки толщиной 30-80 нм охарактеризованы данными рентгеновских дифракционных методов (-2 сканирование, -сканирование, -сканирование), методом дифракции обратноотраженных электронов (EBSD), методами оптической, электронной и атомно-силовой микроскопии. Рассмотрена взаимосвязь между условиями осаждения и размером зерен в полученных пленках.