LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

практична цінність отриманих результатів, приведені дані про апробацію наукових результатів, кількість публікацій та структура дисертаційної роботи.

У розділі 1 проаналізовано сучасний стан методів здобуття неорганічних полімерних плівок на підставі вуглецю та селену (хімічного синтезу алмазних плівок та осадження плівок селену з пари, вивчення їх структури та властивостей). Відмічається, що при різних параметрах осадження (температури підкладинки, тиску та концентрації парів), утворюються плівки, які відрізняються більшою різноманітністю фазового складу проміжного шару "плівка-підкладинка", що впливає на зародкоутворення та початкову структуру плівок.

Показано, що відомі дані з утворення структури плівок розрізнені, тому що отримані засобами, що відрізняються один від одного. Практично відсутні одночасові дослідження одним методом (зокрема, методом хімічної транспортної реакції) впливу умов синтезу (тиску та складу парів, температури підкладинки) на кінетичні параметри кристалізації, текстуру та структуру плівок алмазу. Показано, що для подібних досліджень для плівок алмазу найбільш перспективним є метод високотемпературної хімічної транспортної реакції (ВХТР).

Аналіз досліджень кристалізації плівок селену показав, що (як і для алмазних плівок) морфологія, текстура, кристалографія плівок, а також їх фізичні властивості залежать від умов їх здобуття. Утворення тієї або іншої модифікації селенового конденсату пов`язано з агрегатними та структурними змінами, що проходять при випарюванні та осадженні парів на підкладинку. Але відсутні одночасові дослідження параметрів зародкоутворення при кристалізації селенових плівок та реальної структури кристалітів.

На підставі вивчення літературних джерел та проведеного критичного аналізу сформульовано мета та основні задачі роботи.

У розділі 2 описано метод високотемпературної хімічної транспортної реакції (ВХТР) в системі графітовий активатор-водень-метан у замкнутому об`ємі, який дозволив отримати кристалічні алмазні плівки на вольфрамових та кремнієвих підкладинках в різних умовах синтезу (температур підкладинок Тп=913,1013,1033,1053,1083,1068,1073,1173,1273,1373К, тисках р=5,3;10,7;21,3 и 31,9кПа та концентрації парів СН4 (2,4,6%) и Н2 (98,96,94%)). Подані схеми установки ВХТР, засоби контролю параметрів синтезу, визначення швидкості росту плівок та їх товщини.

Приведені методики рентгенодифракціонного аналізу за допомогою яких у роботі визначались: фазовий склад, міжплощинні відстані d, параметр гратки а алмазних плівок, розміри блоків мозаїки , мікродеформації та густини дислокацій г. Розрахунок величин , , г проводили, використовуючи стандартний метод апроксимації.

Подана номенклатура отриманих нами алмазних плівок, що різняться одна від одної за умовами їх синтезу: тисками та концентраціями парів СН4 і Н2, температурами та типами підкладинок, товщинами плівок.

Описані методика здобуття плівок селену, оптичні та електронномікроскопічні методи визначення параметрів зародкоутворення і реальної структури плівок. Напилення Se на слюдяну підкладинку проводили у вакуумному посту ВУП-5М при вакуумі ~10-5торр. Використовували Se марки В-5. Кристалізацію плівок Se здійснювали при безпосередньому напиленні на підкладинку з заданою температурою. Швидкість зародкоутворення J=dN/Sdt визначали стандартними методами оптичної та електронної мікроскопії (S- площа поверхні плівки, N- число зародків, t-час). Залежність J від температури підкладинки Тп встановлювали шляхом попередньої побудови S-образних кривих залежності N від t та підбирання оптимальних умов стаціонарності. Параметри структури (текстуру, число блоків mБ, кут б азимутального розмиття рефлексів (110) на мікроелектроннограмах) визначали методами просвічуючої дифракційної електронної мікроскопії.

Подані значення похибок вимірюваних параметрів.

У розділі 3 приведено результати рентгенодифракційних досліджень алмазних плівок, зрощених методом ВХТР на вольфрамових підкладинках.

Встановлено, що формуванню алмазної плівки з алмазними "запалювалками" та без "запалювалок" на вольфрамовій підкладинці передує утворення карбідів W2C та WC (d~0,8мкм). Попередньо утворюється карбід W2C. Після формування карбіду W2C з`являється карбід WC, а на карбіді WC зростає алмаз.

Дослідження плівок алмазу під час процесу поетапного наростання (чотири етапи по 600с кожний) без використання "запалювалок" під тиском р=10,7кПа парів та концентрації 2%СН4 показали, що в залежності від температури підкладинки структура плівок що утворилася різна. Для плівок (d~0,15мкм), отриманих при Тп=1053К, на дифрактограмі алмазний максимум від площини (111) фіксується після 1800с синтезу (мал.1,а).

а б

Мал.1. Дифрактограма алмазної плівки, отриманої при Тп=1053К: а) в початковий період росту; б) полікристалічна алмазна плівка d~8,1мкм з вільною оріентацією кристалітів.


Плівки вирощені до товщини ~8,1мкм виявляються полікристалічними (мал.1,б). При Тп=1083К після перших 600с синтезу росте алмазна плівка (d~0,26мкм) з подвійною текстурою <110>+<311>. З мал.2 видно, що ця текстура зберігається і в плівках d~7,9мкм. При Тп=1113К алмазна плівка (d~0,12мкм) утворюється після 1200с синтезу і має текстуру <110>, яка зостається незмінною у процесі подальшого синтезу (мал.3).

а б

Мал.2. Дифрактограма алмазної плівки, отриманої при Тп=1083К: а) в початковий період росту; б) полікристалічна алмазна плівка (d~7,9мкм) з подвійною текстурою <110>+<311>.


Початкова структура алмазних плівок, зрощених на алмазних "запалювалках" при р=10,7кПа, концентрації 2%СН4 та Тп=1053 і 1113К має текстуру <110>. Поетапне наростання плівки (через кожні 600с синтезу протягом 1800с) показало, що при Тп=1053К на дифрактограмі алмазні відбиття від площин (111) та (220) виявляються після 1200с синтезу. У процесі подальшого синтезу в плівках алмазу змінюється характер текстури: проявляється подвійна текстура <110>+<311>. При Тп=1113К алмазні відбиття від площин (111) та (220) виявляються після перших 600с синтезу. Текстура <110> в плівках зберігається у процесі нарощування плівок.

а б

Мал.3. Дифрактограма алмазної плівки, отриманої при Тп=1113К: а) в початковий період росту; б) полікристалічна алмазна плівка (d~7,8мкм) з текстурою <110>.

Встановлено, що для плівок (рівної товщини і отриманих в однакових умовах) залежність параметрів структури (,, г) від температури підкладинки описується кривими з максимумами (мал.4) положення яких залежить від тиску та концентрації парів під час синтезу.

Результати досліджень плівок при р=10,7 і 21,3кПа та 2%СН4 показали, що з підвищенням Тп швидкість росту плівок V має вид кривих з максимумами (мал.5). Як видно з мал.5 при більшому тискові пари швидкості росту зменьшуються і крива V=f(Tп)