Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов кремния и d-металлов

• Автор: Бричкова, Виктория Юрьевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

1. Физикохимические свойства, методы получения и области применения тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов кремния и с1металлов.

1.1. Современное состояние проблемы по физикохимии тонкопленочных материалов

1.1.1. Определение и классификация тонких пленок.

1.1.2. Особенности тонкопленочного состояния вещества

1.1.3. Особенности формирования тонкопленочных структур

1.1.4. Роль подложки при формировании пленок.

1.2. Свойства вЮг и материалов на его основе.

1.3. Физикохимические свойства систем 8ЮгМхОу где М Мл, Бе, Со, и материалов на их основе.

1.4. Методы получения тонкопленочных материалов и наноструктур.

1.4.1. Химические методы получения пленок

1.4.2. Особенности зольгель метода получения наиоматериалов.

1.5. Использование пленок в различных областях современной техники.
1.5.1. Перспективы применения тонкопленочных материалов на основе систем 8Ю2МхОу где М Мп, Бе, Со, 1.
1.5.2. Требования современной техники к тонкопленочным материалам
1.6. Постановка цели и задач исследования
2. Исходные вещества. Метода синтеза и исследования свойств материалов.
2.1. Исходные вещества для получения тонких пленок и подготовка подложек.
2.2 Метод синтеза тонких пленок из пленкообразующих растворов
2.3 Методы исследования пленкообразующих растворов.
2.4. Методы исследования тонкопленочных и дисперсных материалов
3. Физикохимическое исследование процессов, протекающих в
пленкообразующих растворах.
3.1. Физикохимические процессы, обусловливающие получение пленок по зольгель технологии.
3.2. Особенности пленкообразующих свойств растворов
3.3. Исследование процессов созревания кремнийсодержащих пленкообразующих растворов методом ЯМР
3.4. Исследование реологических свойств иленкообразующих растворов.
4. Изучение процессов формирования тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов кремния и бметаллов.
4.1. Образование пленки на поверхности твердого тела.
4.2. Процессы, протекающие при нанесении пленкообразующего раствора на подложку.
4.3. Физикохимические процессы, протекающие при формировании оксидных систем состава 8Ю2МхОу где М Мп, Ре, Со,
5. Фазовый состав, структура и свойства пленок двойных оксидов кремния и бметаллов.
5.1. Кислотноосновной анализ поверхности оксидных систем
5.2. Исследование газовой чувствительности тонкопленочных материалов
5.3. Свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов кремния и бмсталлов
6. Технология получения. Рекомендации по практическому применению тонкопленочных материалов.
6.1. Технологическая схема получения тонкопленочных материалов
6.2. Области практического использования полученных тонкопленочных материалов
Выводы.
Список литературы


Заметная чувствительность пленок состава 8Ю2Рез по отношению к аммиаку и угарному газу объясняется доминированием апротонных центров кислотного характера Ре3 на их поверхности, взаимодействующих с молекулами ЫН3 и СО по донорноакцепторному механизму. Разработаны составы и технологическая схема получения функциональных тонкопленочных покрытий состава 8Ю2МхОу где М Мл, Ре, Со, 1 зольгель методом на поверхности кремниевых, стеклянных, кварцевых и сапфировых подложек. Пленки 8Ю2Ре3, 8Ю2Со4 и 8Ю2ЬЮ использованы в изготовлении сигнализаторов метана, бутана, водорода, аммиака и угарного газа. Пленки 8Ю2Ре2Оз и 8Ю2Соз использованы в качестве покрытий, поглощающих жесткое ультрафиолетовое излучение. Пленки 8Ю2Мп2Оз, 8Ю2Со4 и 8Ю2 использованы в изготовлении просветляющих покрытий. Пленки 8Ю2Со4 и 8Ю2ЫЮ предложены для использования в процессах каталитического превращения синтезгаза в жидкие углеводороды. Предложены методики синтеза тонкопленочных композиций состава 8Ю2МхОу где М Мп, Ре, Со, 1. Полученные по разработанной технологии тонкопленочные материалы апробированы на опытном производстве ООО Сенсорная электроника и ООО У НЛП ПИК. Материалы диссертации докладывались на международных, всероссийских и региональных конференциях, в том числе на Российской молодежной научнопрактической конференции Получение и свойства веществ и полифункциональных материалов, диагностика, технологический менеджмент Томск, г. IV Международной научной конференции Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий Томск, г. XI Всероссийской научнопрактической конференции студентов и аспирантов Томск, г. Всеукраинской конференции с международным участием Актуальные проблемы химии и физики поверхности Киев, г. XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии Волгоград, г. НИ ТГУ. Содержание диссертационной работы изложено в публикациях из них 3 в изданиях перечня ВАК РФ. Подана 1 заявка на изобретение. Тонкие пленки играют важную роль в современной технике. Особенно успешно они применяются в бысгроразвивающихся областях электронной и светотехнической промышленности, строительной индустрии. В настоящее время по всему миру ведутся интенсивные исследования по разработке просветляющих, высоко отражающих, цветных, электрохромных покрытий, а также различных типов оптических фильтров. На сегодняшний день имеется множество работ, посвященных изучению свойств тонких пленок, синтезированных как физическими, так и химическими способами 1 6. Современные методы исследования позволяют получить ранее недоступные сведения о микроструктуре и свойствах поверхности тонкопленочных и дисперсных материалов, что позволяет исследовать физикохимические и функциональные свойства наноструктурных композиций на качественно новом уровне. Исследования последних лет показали, что у наноструктурных покрытий с размерами зерен менее 0 нм происходит резкое улучшение физикомеханических характеристик. Наноразмерные кристаллические зерна не только обладают высокой термической стабильностью, но и эффективно тормозят движение дислокаций, что придает покрытиям сверхвысокую прочность, а в некоторых случаях повышенную ударную вязкость 8. Большое количество дефектов в пленках приводит к тому, что свойства пленок существенно отличаются от свойств объемного материала. Не только резистивные, но и оптические, магнитные свойства пленок определяются как количеством, так и видом дефектов. Дефектная структура пленок обусловлена процессами, протекающими при зарождении и росте пленок 9. Концентрация дефектов в пленках может намного превышать наблюдаемую в массивных материалах, что характеризует высокую неравновесность субструктуры. Дефекты могут образоваться как в иоликристаллических неориентированных пленках, так и в ориентированных, эпитаксиальных. Преобладающие виды дефектов и их количество зависят от механизма роста, параметров процесса, последующей обработки и, безусловно, отражают особенности материала пленки. Пленки мономолекулярной толщины, сформировавшиеся по механизму самосборки, имеют очень низкую плотность дефектов, достаточно стабильны и отличаются механической прочностью .