LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Ріст та структура неорганічних полімерних плівок на основі вуглецю та селену

структури алмазних та селенових плівок дифракційними методами та проаналізувати можливі механізми їх кристалоутворення.

Для реалізації мети роботи були поставлені наступні задачі:

  • експериментально отримати плівки алмазу методом хімічної транспортної реакції при різноманітних умовах їх синтезу (тиску та концентрації парів СН4 та Н2, температурах та типів підкладинок) та плівки селену методом напилення;

  • вивчити кінетичні параметри кристалізації плівок алмазу та селену;

  • методами рентгеноструктурного аналізу, електронної та оптичної мікроскопії вивчити склад, кристалічну структуру, алмазних та селенових плівок;

  • проаналізувати можливі механізми синтезу плівок та моделі зародкоутворення і росту плівок алмазу та селену.

Об`єкт дослідження. Об`єктом дослідження є полікристалічні алмазні плівки, отримані методом високотемпературної хімічної транспортної реакції (ВХТР) у системі графітовий активатор-метан-водень; плівки селену, отримані методом напилення.

Предметдослідження. Синтез та формування структури алмазних і селенових плівок в залежності від умов їх здобуття.

Методи дослідження. Плівки алмазу отримували методом ВХТР на установці, котра дозволяла керувати параметрами синтезу: концентрацією, тиском парів та температурою підкладинки. Товщину плівок визначали методом зважування на електронних терезах ВЛКТ-500-М та за допомогою оптичної мікроскопії. Плівки селену отримували у вакуумнім посту ВУП-5М шляхом напилення. Фазовий склад, структурні характеристики (параметри гратки, міжплощинні відстані, текстуру, розмір блоків мозаїки , величину мікродеформації та густину дислокацій г) в плівках алмазу визначали методами рентгенодифракції (ДРОН-4-07). Вивчення зернистої структури плівок алмазу та селену проводили оптичним методом (NEOPHOT –32, МІМ-8). Кристалографічну структуру плівок вивчали методами електронної мікроскопії (УЕМВ-100К, "Тесла").

Наукова новизна одержаних результатів:

  • вперше проведено систематичні дослідження впливу тиску та складу парів у системі графітовий активатор-метан-водень, температури підкладинки та типу підкладинки (W, Si) на склад і структуру плівок на різноманітних стадіях синтезу алмазних плівок методом ВХТР;

  • виявлено, що у процесі синтезу алмазних плівок методом ВХТР в атмосфері С-СН4-Н2 на вольфрамовій підкладинці спочатку утворюється карбід W2C, потім карбід WC, а ріст алмазної фази проходить на карбіді WC;

  • встановлено, що при синтезі алмазу на W и Si-підкладинках методом ВХТР структура плівок залежить від тиску р парів, температури підкладинки Тп, концентрації СН4 та товщини плівки d. Для цілого ряду плівок виявлено, що швидкості росту V та параметри структури (,, г) в залежності від р і Тп описуються кривими, корелюючими одна з одною;

  • вперше встановлено, що при кристалізації плівок Se з пару залежність ступеню кристалічності з від температури Тп та залежність числа зародків N від часу ф за будь якої температури підкладинки Тп має вигляд S-образних кривих, а залежність швидкості зародкоутворення J та параметрів структури від Тп має вигляд тамманівської кривої;

  • на підставі термохімічних розрахунків у системі С-СН4-Н2, аналізу зміни вільної енергії Гіббса ?G під час утворення зародків кристалів алмазу та селену запропоновано механізм кристалізації, заснований на тому, що молекули різноманітної конфігурації можуть бути, як "будівельним" матеріалом кристалів, так і причиною утворення дефектів у них.

Практичне значення. Здобуті у роботі нові дані по впливу параметрів синтезу на ріст та структурну досконалість алмазних та селенових плівок розвивають фізико-хімічні уявлення про механізм зародження і росту реальних кристалів. Результати експериментальних досліджень структури плівок дають можливість виявити оптимальні умови технологічного процесу для здобуття плівочного матеріалу з заданими структурою та властивостями, необхідними для рішення практичних задач фізичного матеріалознавства. Запропонована модель утворення алмазу та селену в системі пара-підкладинка важлива для теорії кристалізації плівок з парового середовища.

Особистий внесок здобувача. Усі основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно. Особистий внесок здобувача складається з:

  • постановки завдань з усіх розділів дисертаційної роботи;

  • безпосередньої участі в проведені експериментальних досліджень та обговорені результатів;

  • розшифрування дифрактограм та електроннограм і проведення математичної оброботки результатів експериментів;

  • узагальнення та систематизації експериментальних результатів у межах задач наукового дослідження;

  • оформлення роботи.

Апробація результатів роботи. Основні результати дисертації були подані, докладались та обговорювались на: Всесоюзной конференции по перспективам применения алмазов в электронике и электронной технике (Москва, 1991); 8-й Всесоюзной конференции по росту кристаллов (Харьков, 1992); 3-Inter. Conference on the New Diamond Science and Tech. 3-rd European Conference on Diamond, Diamond-Like and Related Coating (Germany, 1992); 2-nd Jnternational Conference on the Applications of Diamond films and Related Materials (Tokyo, 1993); V Міжнародній конференції з фізики і технології тонких плівок (Івано-Франкiвськ, 1995); 7-th European Conference on Diamond, Diamond-Like and Related Materials. 5-Inter. Conf. on the New Diamond Science and Tech. (France, 1996); 9-th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Nitrides and Silicon Carbide (Greece, Greta, 1998); 10-th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Natotubes, Nitrides and Silicon Carbide (Czech Republic, 1999); 12-м Международном симпозиуме "Тонкие пленки в электронике" (Харьков, 2001); VIII Міжнародній конференції з фізики і технології тонких плівок (Івано-Франкiвськ, 2001); 5-ом Международном симпозиуме "Алмазные пленки и пленки родственных материалов" (Харьков, 2002); Second International Workshop "Nucleation and non-linear problems in first-order phase transitions" (St. Petersburg, 2002); Х Национальной конференции по росту кристаллов (Москва, 2002).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 8 статей у наукових журналах, 5 у збірниках матеріалів міжнародних конференцій, та 8 – тез міжнародних конференцій.

Структура та об`єм дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, 6 розділів, загальних висновків, списку літератури з 171 найменування. Дисертація викладена на 166 сторінках тексту, що включають 59 малюнків та 17 таблиць.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступіобгрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету та завдання досліджень, відображена наукова новизна та