Получение тонких плёнок оксидов металлов на развитой поверхности травленой алюминиевой фольги и измерение их диэлектрических параметров

• Автор: Кречетов, Илья Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Аналитический обзор литературы

1.1 Электролитические конденсаторы

1.2 Геометрическая и физическая поверхность

1.2.1 Методы увеличения физической поверхности

1.2.1.1 Электрохимическое травление

1.2.1.2 Вакуумное напыление

1.3 Диэлектрическая проницаемость

1.3.1 Методы увеличения диэлектрической проницаемости

1.3.2 Методы получения оксидных диэлектриков

1.3.2.1 Методы осаждения оксидов, основанные на гидролизе солей в растворах
1.3.2.2 Гидролитические методы
1.3.2.3 Золь-гель метод
1.3.2.4 Пиролиз раствора соли металла в органической кислоте
1.3.3 Методы осаждения из газовой фазы
1.3.3.1 Химическое осаждение из газовой фазы (СУО-процссс)
1.3.3.2 Физическое осаждение из газовой фазы (РУО-процесс)
1.3.3.3 Метод распылительного пиролиза
1.3.4 Другие методы
1.3.5 Анализ методов нанесения и выбор метода получения оксидного диэлектрика
1.4 Некоторые физические свойства оксидов металлов. Основные кристаллические структуры в оксидах
1.5 Выбор оксидных систем для проведения исследований
1.6 Основные физико-химические свойства выбранных оксидных систем.
1.6.1 Физико-химические свойства оксидов алюминия
1.6.2 Физико-химические свойства оксидов титана

1.6.3 Физико-химические свойства оксидов лантана
1.6.4 Физико-химические свойства оксидов свинца
1.6.5 Физико-химические свойства оксидов кадмия
1.6.6 Физико-химические свойства оксидов марганца
1.6.7 Физико-химические свойства оксидов циркония
1.6.8 Физико-химические свойства оксидов иттрия
1.6.9 Физико-химические свойства оксидов церия
1.6.10 Физико-химические свойства титаната и цирконата свинца
РЬТЮз и РЪггОз
2 Материалы и методы
2.1 Методика нанесения диэлектрической оксидной плёнки на фольгу
2.1.1 Процедура нанесения плёнки
2.1.2 Требования к растворам для осаждения
2.1.3 Контроль массы образцов в ходе нанесения
2.1.4 Маркировка образцов
2.1.5 Особенности методики получения плёнок оксидов Т1, Та, РЬ, Об,
Мп, Ъх и У на травленой фольге (серия КЮК-Ме 1г/кг)
2.1.6 Особенности методики получения плёнок оксида иттрия на
травленой фольге (серия КОКУУ 5 г/кг)
2.1.7 Особенности методики получения плёнок оксида титана на
травленой фольге (серия КОК-Л и хЫЖ-Л)
2.1.8 Особенности методики получения плёнок оксида церия на гладкой фольге (серия ФГ1-073)
2.2 Методика получения плёнок оксидов систем РЬ-Л-О и РЬ-гг-О и синтез
перовскитов
2.3 Методика измерения ёмкости
2.4 Методика измерения электропрочности
2.5 Приготовление измерительного электролита
2.6 Средства проведения электронной микроскопии и рентгеновского фазового анализа образцов

3 Результаты
3.1 Получение образцов плёнок оксидов Тц Ьа, РЬ, Сб, Мп, гг и У на травленой алюминиевой фольге из растворов с концентрацией 1 г/кг и измерение ёмкости и электропрочности полученных образцов
3.1.1 Оксид титана
3.1.2 Оксид лантана
3.1.3 Оксид свинца
3.1.4 Оксид кадмия
3.1.5 Оксид марганца
3.1.6 Оксид циркония
3.1.7 Оксид иттрия
3.1.8 Сравнение результатов экспериментов по измерению ёмкости и электропрочности образцов плёнок оксидов Тц Ьа, РЬ, Сб, Мп, ггйУ
3.1.9 Оценка толщины диэлектрика и удельной поверхности образцов по результатам измерения ёмкости
3.2 Получение образцов плёнок оксида иттрия на травленой алюминиевой фольге из раствора с концентрацией 5 г/кг и измерение зависимости ёмкости образцов от приложенного напряжения
3.2.1 Результаты измерения ёмкости образцов
3.2.2 Трансмиссионная микроскопия плёнок оксида иттрия
3.2.3 Модель формирования диэлектрического оксидного слоя на поверхности пор травленой фольги при осаждении оксидных нанопленок из растворов карбоксилатов. Оценка ёмкости из предложенной модели
3.3 Получение образцов плёнок оксида титана на травленой алюминиевой фольге из раствора с концентрацией 7 г/кг и измерение их ёмкости и электропрочности
3.4 Получение образцов плёнок оксида церия на гладкой алюминиевой фольге из раствора с концентрацией 1 г/кг и измерение их

из катионов меди расположенных линейно, в то время как анионам кислорода соответствует координационное число равное четырём.
Для трехвалентных катионов наиболее характерные оксидные структуры — биксбиит и корунд. В таблице 4 перечислены оксиды типа Ме203 [110]. Кубическая структура биксбиита Ме203, показаная на рисунке 9, может быть сведена к структуре флюорита удалением одного из четырех анионов. Это приводит к возникновению симметрии шестого порядка, что и наблюдается в оксидах лантаноидов (Ьп), Ьп203, а так же у Мп203 и Т1203.
В структуре биксбиита катион металла обладает искаженной восьмигранной координацией. Многие оксиды редкоземельных металлов также имеют гексагональную полиморфную структуру. Структура корунда (рисунок 9) в Ме
Таблица 4 - Свойства соединений Ме
Оксид Структура Параметры решётки (А) Р(8) Электронные свойства Ширина запрещённой; зоны (эВ) Диэлектрическая проницаемость
а Ь с
У203 Корунд 4.954 14.0 Металл при Т>160К
1п203 Биксбит 10.117 Полупроводник 3.75 8.
р-СагО, Моноклинная 3.03 5.80 12.23 103.7 Полупроводник 4.
Ті203 Корунд 5.158 13.61 Полупроводник 0.
БеТЮз Ильменит 5.088 14.09 Полупроводник 3:
МпТіО, Ильменит 5.139 14.29 Полупроводник 2Л
ЦіТіО] Ильменит 5.03 13.79 Полупроводник 2.
Л120э Корунд 4.758 12.99.. Изолятор.. 8:8 11.6,9.
Сг20з Корунд 4.958 13.59 Изолятор 3.3 13.0, 11.
Корунд 5.035 13.74 Изолятор 1.
ШЬСЬ Ильменит 5.149 13.86 Изолятор 4 85,
МрТЮз Ильменит 5.054 13.89 Изолятор 3.7 13.
Ег203 Биксбит 10.548 Изолятор 5.3
Ьа203 Биксбит 11.327 Изолятор 5.5
Ьа203 /!-тпп Г ексаганальная 3.937 6.129 Изолятор 5:5
Ш203 Биксбит 11.08 Изолятор 4.4
Ш203 а-тип Гексагональная 3.829 5.997 Изолятор 4.4
Чт.Оі Биксбит 10.92 Изолятор 5
Но203 Биксбит 10.606 Изолятор 5 13.
ЯсгОз Биксбит 9.845 ■ Изолятор 5.9
са2Оз Биксбит . 10.813 Изолятор 5.3 13.
Пу203 Биксбит 10.665 Изолятор 4.9 13.
У20з Биксбит 10.604 Изолятор 6 11.
Ьи2Оз Биксбит 10.319 Изолятор — 5.4 12:
Рг203 Гексагональная 3.857 6.916 Изолятор 4:6 14.