Получение, физико-химические свойства и применение тонких пленок ZrO2 , ZrO2-Y2 O3 , ZrO2-Fe2 O3

• Автор: Шульпеков, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ТОНКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ
1.1. Тонкопленочное состояние вещества
1.2. Способы получения тонкопленочных веществ
1.2.1. Получение пленок из пленкообразующих растворов. 14 . 1.2.2. Пленкообразующие растворы для получения пленок
диоксида циркония
1.3. Свойства веществ и материалов на основе Хх02
1.3.1. Структура и свойства оксида циркония
1.3.2. Основные характеристики пленок
1.3.3. Структура и свойства пленок Zr02
1.3.4. Диаграммы состояния системы ггОг-УЮз
1.3.5. Оксиды железа и диаграмма состояния системы 2гО?-Ре2Оз
1.4. Постановка целей и задач исследования
II. ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК, МЕТОДЫ СИНТЕЗА И ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ
2.1. Исходные вещества для получения пленок
2.2. Методы синтеза пленок из пленкообразующих растворов
2.3. Исследование свойств пленкообразующих растворов
2.3.1. Изучение вязкости пленкообразующих растворов
2.3.2. Измерение электропроводности пленкообразующих
растворов
2.4. Методы исследование процесса формирования пленок
2.4.1. Дифференциально-термический метод анализа
2.4.2. Кинетические исследования с использованием пьезокварцевых микровесов
2.5. Оптические методы исследования
2.5.1. Инфракрасная спектроскопия
2.5.2. Исследования в видимой и ультрафиолетовой областях
спектра
2.5.3. Эллипсометрические измерения
2.6. Рентгенографические исследования
III. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИХ РАСТВОРАХ
3.1. Процессы, протекающие в ПОР с течением времени
3.2. Влияние концентрации оксихлорида циркония на вязкость и электропроводность пленкообразующих растворов
3.3. Температурная зависимость вязкости и электропроводности ПОР
3.4. Выбор оптимальных условий для получения пленок
IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ ПРИ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ
4.1. Формирование пленок Хг02 из пленкообразующих растворов
4.2. Особенности формирования пленок системы 2Ю2-У20з
4.3. Формирование пленок системы 2г02-Ре20з
V. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА 106 ЦИРКОНИЯ
5.1. Фазовый состав и оптические характеристики пленок системы 106 2г02-У203.
5.2. Фазовый состав и оптические характеристики пленок системы 114 2Ю2-Ре203.
VI. Технология получения и практическое использование пленок 2г02, 120 гг02-У203, 2Ю2-Те203
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Развитие современной электронной техники, электротехнической и оптической промышленности связаны с использованием тонкопленочных покрытий в качестве интерференционных светоперераспределяющих фильтров, пленок, поглощающих вредное ультрафиолетовое излучение, диэлектрических слоев в производстве конденсаторов. Такие покрытия должны удовлетворять целому комплексу требований: высоким значением показателя преломления и ширины запрещенной зоны, повышенной термоустойчивостью, хорошей адгезией, химической инертностью. Наиболее полно вышеперечисленным требованиям удовлетворяют тонкие пленки диоксида циркония, получаемые осаждением из пленкообразующих растворов (ПОР). Однако использование пленок диоксида циркония ограничено вследствие протекания полиморфных превращений его кристаллических модификаций. Это приводит к самопроизвольному изменению свойств в процессе эксплуатации. Наиболее оптимальным способом решения этой проблемы является легирование диоксида циркония оксидами щелочноземельных, редкоземельных элементов, и элементов триады железа. Кроме стабилизации свойств, это позволит управлять свойствами пленок, а также придавать материалу новые свойства. Чаще всего в качестве стабилизатора используют оксид иттрия. С его помощью удается получать кубические твердые растворы У20з в гЮ2 , устойчивые до точки плавления. Однако использование оксида иттрия приводит к снижению показателя преломления пленок. Вследствие этого был проведен поиск стабилизирующей добавки, улучшающей оптические характеристики пленок и в качестве такой нами выбран оксид железа (III).
Для успешного использования материалов на основе тонких пленок диоксида циркония необходимо установить взаимосвязь между физикохимическими и целевыми свойствами, составом и условиями их получения. В отечественной и зарубежной литературе практически не описаны процессы, протекающие в ПОР на основе этилового спирта, оксихлорида циркония,
?г Атомная доля О//# £г02
700 900 Ю00
Рис. 1.3 Диаграмма состояния Рис. 1.4 Петля гистерезиса
системы Zv02 - 7,г
р, 108 Па
Рис. 1.5 р - Г диаграмма диоксида циркония