Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца

• Автор: Логинова, Светлана Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Фазовые переходы в окислах редкоземельных элементов
1.1.1. А - модификация окисла иттрия
1.1.2. В — модификация редкоземельных окислов
1.1.3. С - модификация окисла иттрия
1.2. Структура тонких пленок окисла иттрия
1.3. Структурные разновидности двуокиси марганца
1.3.1. р- модификация двуокиси марганца
1.3.2. у-модификация двуокиси марганца
1.3.3. є-модификация двуокиси марганца
1.4. Исследование пиролитической двуокиси марганца
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
2.1. Характеристики исследуемых образцов и методика их рентгенографирования
2.2. Метод полнопрофильного анализа рентгенограмм поликристаллов
2.2.1. Методика предварительной обработки рентгенограмм
2.3. Методика расчета кривых распределения интенсивности рассеяния,
интерференционной функции и кривых распределения парных функций. Расчет характеристик ближнего порядка
2.3.1. Введение поправок в кривые распределения интенсивности рассеяния
2.3.2. Нормировка кривых интенсивности
2.3.3. Метод парных функций
2.4. Методы компьютерного моделирования
2.4.1. Метод молекулярной динамики
2.4.2. Метод генерации неупорядоченной трехмерной случайной сетки
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Исследование структуры окислов иттрия
3.1.1. Полнопрофильный анализ рентгенограммы кристаллического порошкового окисла иттрия
3.1.2. Исследование аморфных анодных окислов иттрия
3.1.2.1. Порошковый образец анодного окисла иттрия
3.1.2.2. Исследование структуры черного окисла иттрия, полученного формовкой в электролите на основе КОН при комнатной температуре
3.1.2.3. Исследование структуры цветного окисла иттрия, полученного формовкой в электролите на основе КОН при
температуре 4ч-5°С
3.1.2.4. Исследование структуры окисла иттрия, полученного формовкой в электролите на основе пентабората аммония
при температуре 10°С
3.1.2.5. Исследование структуры окисла иттрия, полученного формовкой в электролите на основе пентабората аммония
с наложением магнитного поля при температуре 10°С
3.1.2.6. Сравнительный анализ структуры исследуемых
окислов иттрия
3.1.2.7. Анализ структуры кластеров, сформированных методом генерации неупорядоченной трехмерной случайной сетки для описания структуры аморфных анодных окислов иттрия
3.2. Исследование структуры пиролитической двуокиси марганца
3.2.1. Исследование структуры двуокиси марганца, полученной
многократным пиролизом
3.2.2. Результаты исследования структуры двуокиси марганца,
полученной однократным пиролизом
. 3.2.3. Применение метода молекулярной динамики к исследованию
структуры пиролитической двуокиси марганца
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность работы
Оптические, электрические и структурные свойства окислов переходных и редкоземельных металлов изменяются в широком диапазоне. В зависимости от условий синтеза могут быть получены кристаллические и аморфные вещества, имеющие различную стехиометрию, тип структуры и степень ее совершенства.
Окисел иттрия (У203) широко используется в микро- и оптоэлектронике, устройствах отображения информации, в планарных оптических устройствах в качестве быстродействующих люминесцентных устройств. Также окисел иттрия применяют в германиевых и кремниевых МДП-варикапах и транзисторах, в ядерной технике. Тонкие окисные пленки иттрия используют в качестве диэлектрических прослоек.
Из класса окислов переходных металлов внимание исследователей привлекает двуокись марганца. Ее используют при производстве оксиднополупроводниковых конденсаторов: двуокись марганца служит полупроводниковым катодом.
В отличие от большинства окислов, в двуокиси марганца понижение валентности катиона приводит к диэлектризации (в результате перехода МпСЬ—>Мп203).
В настоящее время однозначно установлено, что свойства некристаллических окислов зависят от условий их синтеза. Эта зависимость может быть обусловлена изменением как значений характеристик ближнего порядка, так и конкретной пространственной конфигурацией атомов, в частности характером связи между собой координационных многогранников. Отсюда вытекает актуальность комплексного исследования аморфных материалов: расчет характе-

вносят области сильных линий рентгенограммы.
Основным ограничением порошковых методов при использовании их для уточнения структурных параметров является сравнительно небольшое число отражений на дифракционной картине, что накладывает ограничения на число уточняемых параметров: отношение числа брэгговских отражений на рентгенограмме к числу уточняемых структурных параметров должно быть больше (5-5-10) [51-53].
Для проведения полнопрофильного анализа дифрактометрическая аппаратура должна обеспечивать прецизионные измерения интенсивностей при шаговом сканировании. Излучение должно быть монохроматизировано. Также предварительно надо получить максимально полную начальную информацию об исследуемом образце (тип структуры; химический состав; начальные значения уточняемых параметров и др.) [51-53].
В настоящей работе общий подход к получению достоверного результата уточнения был следующий. В начале работы профили рентгеновских отражений описывались функцией Лоренц 1. Уточнение начинали с уточнения масштабного множителя и коэффициентов полинома фона. Уточнение коэффициентов полинома фона проводилось путем увеличения степени полинома на единицу до шести. Увеличение степени полинома прекращалось тогда, когда наблюдался рост структурных и профильных факторов недостоверности. Таким образом, в дальнейшем работа велась с той степенью полинома фона, при которой наблюдались наименьшие значения факторов недостоверности.
После уточнения указанных профильных параметров проводилось уточнение коэффициентов, учитывающих смещение нуля счетчика (г), отклонение плоскости образца от оси гониометра (б) и расходимость падающих и рассеянных лучей Д), а также периоды и углы элементарной ячейки. Вследствие корреляции между параметрами и, б, I, а, Ь, с, их уточнение проводилось по отдельности. Из этих параметров сначала проводилось уточнение периодов элементарной ячейки. Параллельно с уточнением этих параметров уточнялись