Тонкие пленки La2Zr2O7 и La2Hf2O7: получение из растворов, свойства и применение

• Автор: Харченко, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Список сокращений
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
2.1. Соединения со структурным типом пирохлора и флюорита
2.2. ВТСП-ленты
2.2.1. Способы создания протяженных текстурированных материалов
2.2.1.1. IBAD
2.2.1.2. RABiTS
2.2.2. Буферные слои
2.2.2.1. Принципы подбора буферных слоев
2.2.2.2. Способы получения буферных слоев
2.3. Растворные химические методы получения тонких пленок
2.3.1. Химические превращения в растворных методах нанесения пленок
2.3.2. Способы получения пленок большой длины из жидких прекурсоров
2.3.3. Классификация жидких систем по типу вязкости
2.3.4. Теоретическое описание метода dip coating
Постановка задачи
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Исходные реактивы и препараты
3.2. Методики синтеза
3.2.1. Получение растворов прекурсоров
3.2.2. Получение оксидных пленок
3.3. Методы анализа
3.3.1. Методы анализа прекурсоров
3.3.2. Методы анализа оксидов
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Химическое состояние и реологические свойства растворов-прекурсоров
4.1.1. Определение состава и термической устойчивости прекурсоров
4.1.2. Гидродинамические свойства растворов-прекурсоров
4.2. Закономерности формирования толщины и улучшения однородности пленок
La2Zr207 и La2Hf
4.3. Закономерности формирования кристаллографической текстуры и морфологии пленок La2Zr207 и La2Hf
4.3.1. Роль биаксиально-текстурированной ленты-подложки

4.3.2. Роль окислительного отжига в процессе формирования оксидов
4.3.3. Определение структурного типа оксидов
4.3.3.1. Определение структурного типа с помощью метода ф-сканирования
4.3.3.2. Определение структурного типа с помощью метода электронной дифракции
4.3.4. Фактор температуры и времени текстурирующего отжига
4.5. Применение La2Zr207 и ЬазШзО? в качестве подложек для текстурированных
оксидов
4.5.1. Получение гетероэпитаксиальных структур УВСО / Ь20 /ІЧі-5У и УВСО / ОЮ/№-5У
4.5.3. Получение гетероэпитаксиальных структур с У20з
4.5.4. Получение гетероэпитаксиальных структур УВСО / У2Оз / 1.20 / №-5У и УВСО / У203 / ШО / :№-5У
4.5.5. Изучение гетероэпитаксиальной структуры УВСО / У2Оз / 1.20 /Ї4і-5У методом просвечивающей электронной микроскопии
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список сокращений
ACM атомно-силовая микроскопия
ВТСП высокотемпературный сверхпроводник
ДОЭ дифракция обратно рассеянных электронов
(EBSD) (Electron Backscattered Diffraction)
ДТГ дифференциальная термограмма
КТР коэффициент температурного расширения
КЧ координационное число
ПМР протонный магнитный резонанс
ПЭМ просвечивающая электронная микроскопия
ПЭМВР просвечивающая электронная микроскопия высокого
разрешения
РЗЭ редкоземельный элемент
РСМА рентгеноспектральный микроанализ
РФА рентгенофазовьтй анализ
РЭМ растровая электронная микроскопия
ТГА термогравиметрический анализ
ЭОС электронная оже-спектроскопия
CSD Chemical Solution Deposition
метод химического нанесения из растворов Hastelloy поликристаллическая металлическая лента-подложка,
содержащая Ni, Cr, Mo, W HPCVD High Pressure Chemical Solution Deposition
низковакуумный метод химического нанесения из пара Насас ацетилацетон (пентан-2,4-дион)
Hthd дипивалоилметан (2,2,6,6-тетраметилгептан-3,5-дион)
1BAD Ion Beam Assisted Deposition
осаждение с ионным пучком 1С критический ток сверхпроводимости
Jc плотность критического тока сверхпроводимости
LPCVD
Low Pressure Chemical Solution Deposition высоковакуумный метод химического нанесения из пара
экструзионная подача прекурсора (slot die), использование воздушных ножей {air knife) и др. Для metering reverse roll coating ключевыми параметрами будут: скорость погруженного в раствор (Vi) и дозирующего (Vi) валков, зазора между ними (Z), свойства жидкости. Авторы работы [95], в качестве описывающей свойства жидкости величины, оперируют только капиллярным номером (Са = цУ/а). Такое описание подходит не для всех жидких систем. Наибольшее значение оно имеет в области высоких скоростей, о чем будет сказано в следующем разделе. Тем не менее, важными выводами их работы являются две зависимости. Первая - это зависимость приведенной толщины пленки от отношения скоростей вращения валков (рис. 14а). Вторая - диаграмма, описывающая области различных режимов: области равномерного нанесения, области с дефектами типа волнистости и с преимущественными дефектами в виде ступеней (рис. 146).

Рис. 14. График зависимости приведенной толщины пленки от отношении скоростей валков (а) и карта различных режимов нанесения (б) в методе metering reverse roll coating (d - толщина пленки, Z—зазор между подающим и дозирующим валками, I и У2 — их скорости вращения, Са — капиллярный номер, А — область равномерного нанесения, В — область с дефектами типа волнистости, С - область с дефектами в виде ступеней).
Для получения протяженных тонких пленок из растворов с низкой вязкостью хорошо подходит gravure coating. Его ключевой особенностью является профиль подающего прекурсор валка. Ячеистая структура поверхности фиксирует жидкость, что позволяет равномерно наносить ее даже на широкие подложки. Форма ячеек может быть разной: это могут быть квадратно-пирамидальные или гексагональные углубления, продольные полосы, образующие спираль с наклоном под 45° и др. Минимальный период такой структуры может составлять 1.5 мкм [95]. Важна глубина ячеек, позволяющая захватывать различное количество жидкости. Таким образом, характер ячеистой структуры оказывает такое же значимое влияние, как вязкость и скорость процесса. В последнее десятилетие интенсивно разрабатывался способ нанесения micro gravure coating. Он использует валки диаметром от 2 см. Фирмой Yasui Seiki, являющейся лидером