ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛЕНОК ТА2О5 ИЗ ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИХ РАСТВОРОВ
Развитие современной электронной техники, электротехнической и оптической промышленности требует создания новых тонкопленочных материалов с заданными свойствами. Сущность образования оксидных пленок состоит в том, что химический состав исходных пленкообразующих соединений претерпевает ряд изменений: сначала в растворе, затем в момент формирования пленки на поверхности подложки и, наконец, при термической обработке [1]. Следовательно, получение пленок с заданными свойствами, прежде всего, требует знания тех преобразований, которые претерпевает пленкообразующий компонент в растворе и на поверхности подложки. В соответствии с этим целью настоящей работы являлось получение тонких пленок на основе оксида тантала (V), изучение процессов формирования пленкообразующих растворов (ПОР) во времени и установление стадий образования пленки при термообработке.
Исходным веществом для приготовления ПОР являются кристаллы соли тантала, выделенные из водного раствора гептафторотанталата калия. Рентгенофазовый анализ этого соединения показывает, что основной фазой выделенных кристаллов является - K2TaF7. Пленкообразующие растворы готовили на основе 96 %-ого этилового спирта и фторидного комплекса тантала. После приготовления ПОР химический состав его компонентов претерпевает ряд изменений, обусловленных сольволизом анион ТаF72- с последующей поликонденсацией. Такие преобразования приводят к изменению вязкости системы и постепенному переходу раствора из золя в гель. Методом рентгенофазового анализа установлен состав высушенного при 333 К ПОР: основная фаза - Ta3O7F, примесные фазы - K3TaOF6.
С целью установления пленкообразующей способности растворов и возможностью получения из них пленок исследована взаимосвязь между вязкостью растворов и временем. Созревание раствора происходит на вторые сутки. В это время вязкость системы меняется в результате слабого сольволиза. Начиная с пятого и до 55-го дня, процессы в ПОР замедляются, поэтому уменьшается скорость изменения вязкости, значение вязкости в эти дни остается постоянным. Через 55 дней после приготовления ПОР из золя переходит в гель, вследствие образования полимерных частиц.
Процессы, протекающие в ПОР, исследовали ИК-спектрометрически для ПОР 1, 10 и 20 суток со дня приготовления раствора. Анализ спектров поглощения раствора позволяет сделать вывод о хаpaктере строения частиц пленкообразующего раствора ИК-спектры пленкообразующих растворов снятые в первый, десятый и двадцатый дни существенно отличаются друг от друга. В области валентных колебаний Та - F - в ИК-спектре ПОР первого дня наблюдаются две полосы хаpaктеризующие колебания базальных F - лигандов (620 см-1) и аксиального атома фтора (500 см-1). В ИК-спектрах 10 и 20 дней наблюдается только по одной полосе поглощения при 450 см-1. Это может свидетельствовать об одинаковом прострaнcтвенном положении атомов фтора относительно связи Та - О. Понижение частоты колебания связей Ta - F по мере старения ПОР, видимо, связано с уменьшением прочности Ta - F связей. Широкая полоса при 950 см-1 в ИК-спектре свежеприготовленного ПОР позволяет полагать, что атом кислорода связан с атомом тантала двойной связью. Эта полоса не проявляется в спектрах последующих дней. Уширение полос в области 1085 - 1050 см-1на 10 и 20 дни, свидетельствует о появлении в системе мостиковых связей - Та - О - Та - [2]. В спектрах этих дней присутствует широкая полоса с максимумом вблизи 720 см-1 подтверждающая, что атомы тантала соединены друг с другом через атомы кислорода.
Исследование показывает, что в водно-спиртовой смеси анион ТаF72- подвергается сольволизу с образованием изолированных полиэдров ТаОn, которые в результате процесса оляции-оксоляции, протекающего в кислой среде через образование оловых мостиков, объединяются в систему октаэдров связанных через атомы кислорода.
Формирование пленок при проведении термообработки протекает ступенчато. В таблице 1 приведены температуры основных стадий формирования пленок Та2О5 и рассчитанные по методу Горовица - Метцгера энергии активации каждых стадий [3]. При нагревании порошка, полученного путем высушиваниея при 333 К спиртового раствора K2TaF7, по данным термического анализа, протекают следующие процессы: 1) испарение воды с поверхности пленкообразующего порошка; 2) испарение воды, входящей в структуру порошка и удаление растворителя; 3) происходит образование аморфного оксида тантала.
Таблица 1. Кинетические хаpaктеристики формирования пленок по данным термического анализа
|
Стадия формирования |
Температурный интервал, К |
Энергия активации, кДж×моль-1 |
Степень превращения, % |
|
I |
410 - 463 |
55 |
29 |
|
II |
463 - 533 |
116 |
17 |
|
III |
563 - 650 |
234 |
54 |
В работе получены пленки на кремниевых подложках, исследованы их оптические и электрофизические свойства, адгезия (табл. 2). Полученные оксидные пленки тантала равномерные, не содержат макропор, обладают хорошей адгезией к подложкам, устойчивы к агрессивным средам (минеральным кислотам, щелочам).
Морфология поверхности полученной пленки изучена с использованием растрового электронного микроскопа SEM - 515. Микроскопические исследования пленок на основе оксида тантала (V), полученные кремниевых подложках при температуре отжига 923 К в течение 60 минут показывают, что пленки в основном однородные. В некоторых местах на поверхности пленки наблюдаются отдельные кристаллы размером от 500 до 750 нм. Исследование образца в хаpaктеристическом рентгеновском излучении калия показало, что калий сосредоточен в этих кристаллах. Вероятно, на поверхности пленки остается фторид калия.
Таблица 2. Физико - химические свойства пленок на основе Та2О5
|
Температура Т, К |
923 |
|
Толщина d, нм |
11,14 |
|
Показатель преломления n |
2,27 |
|
Поверхностное сопротивление r, Ом |
106 |
|
Адгезия F, кг/мм2 |
0,5061 |
Таким образом в работе получены тонкие пленки на основе оксида тантала (V). Методами ИК-спектроскопии, термогравиметрии изучены процессы протекающие в ПОР, установлена последовательность основных стадий формирования Та2О5 из пленкообразующих растворов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Точицкий Э. И. Кристаллизация и термообработка тонких пленок. - Минск: Наука и техника. 1976. 314 с.
- Харитонов Ю.Я., Буслаев Ю.К.« ИК-спектры поглощения оксофторидов некоторых металлов» // Известия АН СССР. Серия химическая , 1964, №5, С. 808 - 814.
- Фиалко М.Б. Неизотермическая кинетика в термическом анализе. - Томск: Изд-во ТГУ, 1981. - 108 с.
Статья в формате PDF 108 KB...
08 05 2026 17:29:56
Статья в формате PDF
118 KB...
07 05 2026 13:56:10
Статья в формате PDF
104 KB...
06 05 2026 13:54:52
Статья в формате PDF
384 KB...
05 05 2026 10:24:57
В работе представлены результаты исследования влияния высокоинтенсивных физических факторов электрического поля коронного разряда с напряженностью 1-6 кВ/см, создаваемого установкой «Экран», на жизнеспособность семян ячменя сорта «Абава», с целью повышения качества семенного материала.
Определено, что наиболее эффективными воздействиями ЭПКР для повышения качества семенного материала без отлежки зерна перед посевом являются режимы с напряженностью 1 кВ/см и 2 кВ/см. Показано, что наиболее ярко выраженный бактерицидный эффект получен при воздействии на семена электрическим полем коронного разряда с напряженностью 6 кВ/см и 4 кВ/см. Эти режимы наряду с угнетением очаговой плесени тормозят всхожесть, прорастание и снижают жизнеспособность семян. Однако, данные режимы могут оказаться перспективными для обеззараживающей обработки фуражного зерна.
Выявлено, что наиболее эффективным режимом электрического поля коронного разряда для повышения качества семенного материала с отлежкой зерна перед посевом является режим с напряженностью 2 кВ/см, поскольку данное воздействие оказывает наиболее ярко выраженный бактерицидный эффект наряду со стимуляцией всхожести, прорастания и повышением жизнеспособности семян.
...
03 05 2026 17:26:52
В современных условиях жизни требуются люди, знакомые с экологическими проблемами.
В этой работе рассматриваются несколько нетрадиционные, но очень эффективные способы соединения экообразования детей и развития творческой индивидуальности посредством уроков флористики.
Творчество флористов базируется на использовании самых необычных комбинаций искусно высушенных цветков и некоторых других частей растений, сохраняющих исходную форму и цвет. Изучая принципы флористики, ребёнок узнаёт как об экологических проблемах, так и о флоре и фауне, и учится ценить красоту и гармонию мира как источник личных черт и творческих способностей.
...
02 05 2026 22:25:53
Исследованы вопросы влияния давления, относительной влажности и температуры атмосферы на давление воздуха в шине 175/70R13 легкового автомобиля ВАЗ на основании данных ГУ «ВНИИГМИ-МЦД» по постам (станциям) о температуре воздуха, относительной влажности и атмосферном давлении на уровне станции по природно – климатическим поясам России. Вопросы влияния климатических хаpaктеристик на давление в автомобильных шинах рассмотрены для летнего периода, который является наиболее нагруженным в году периодом в плане эксплуатации автомобиля. Исследования выполнены методом случайной выборки с использованием данных срочных наблюдений по постам Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Изменения давления в шине в течение рабочей смены значительно влияют на управляемость, надежность и экономическую эффективность эксплуатации автотрaнcпорта.
...
01 05 2026 17:35:46
Статья в формате PDF
297 KB...
30 04 2026 15:48:55
Статья в формате PDF
267 KB...
29 04 2026 2:30:10
Статья в формате PDF
119 KB...
28 04 2026 14:51:48
Статья в формате PDF
298 KB...
27 04 2026 0:53:30
Статья в формате PDF
115 KB...
24 04 2026 11:22:50
С помощью геоинформационной системы были получены точные измеренные значения каждого годичного слоя на всем керне древесины сосны. Данные обработаны в математической среде и получена статистическая формула, которая состоит из 16 составляющих, что позволило дать ориентировочный долгосрочный прогноз.
...
23 04 2026 14:36:47
Статья в формате PDF
223 KB...
22 04 2026 12:40:50
Статья в формате PDF
277 KB...
21 04 2026 0:48:21
Статья в формате PDF
116 KB...
19 04 2026 16:39:58
Предложен новый подход к изучению земного магнетизма. В центре Земли монополь µ, шаровая молния возникает в пучностях стоячих волн монополя. Гравитация – квадрупольное излучение µ.
...
18 04 2026 23:13:17
Изложенные в статье результаты свидетельствуют о тождестве динамики формирования алкогольной зависимости у неэпилептической линии крыс (Вистар) и крыс с абсансной эпилепсией (WAG/Rij).
...
17 04 2026 15:20:53
Изучена анатомическая изменчивость строения акромиально-ключичного сустава и прочность его связок. Разработан собственный способ лечения больных с вывихом акромиального конца ключицы. Приведены показания для консервативного и хирургического лечения вывихов ключицы.
...
16 04 2026 15:54:13
Статья в формате PDF
210 KB...
12 04 2026 18:32:41
Статья в формате PDF 415 KB...
11 04 2026 8:57:57
Статья в формате PDF
113 KB...
10 04 2026 7:37:16
Статья в формате PDF
269 KB...
09 04 2026 15:40:18
Статья в формате PDF
421 KB...
08 04 2026 1:26:51
Статья в формате PDF
124 KB...
06 04 2026 3:31:56
Предпосылками для использования лигандов соматостатиновых рецепторов в гастроэнтерологии являются существующие представления о биологических и фармакологических эффектах соматостатина и его аналогов. Нейропептид и его аналоги индуцируют ряд физиологических реакций и в их числе эффект угнетения панкреатической секреции. Соматостатин и октреотид могут модулировать продукцию цитокинов, снижать влияние токсинов на клетки печени, желудка и панкреатические ациноциты, влиять на панкреатический кровоток. Неодинаковый хаpaктер лиганд-рецепторного взаимодействия соматостатина и октреотида с разными подтипами SST-рецепторов обуславливают различия их биологических эффектов.
...
05 04 2026 19:51:26
Статья в формате PDF
105 KB...
04 04 2026 22:23:12
Статья в формате PDF
262 KB...
02 04 2026 21:46:35
Статья в формате PDF
763 KB...
01 04 2026 14:52:27
Статья в формате PDF
114 KB...
30 03 2026 14:50:30
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
