химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

го лазерного испарения металлов в пучке ионов кислорода и последующего осаждения оксидов на подложку с температурой 350—700 К [147].

При осаждении из плазмы для поддержания электрического Разряда применяется инертный газ. Непрерывность и толщину пленки, размеры кристаллитов в ней можно регулировать изме51

нением давления газа и параметров разряда. В качестве источника металлических ионов при осаждении из плазмы используют металлические катоды, обеспечивающие высокую степень ионизации (от 30 до 100 %); кинетическая энергия ионов составляет от 10 до 200 эВ, а скорость осаждения — до 3 мкм/мин.

Авторы [148, 149], воздействуя на хром плазмой, полученной дуговым разрядом в аргоне низкого давления, нанесли на медную подложку хромовую пленку со средним размером кристаллитов примерно 20 нм; пленка толщиной менее 500 нм имела аморфную структуру, а при большей толщине находилась в кристаллическом состоянии. Высокая твердость (до 20 ГПа) пленки была обусловлена образованием сверхпересыщенных твердых растворов примесей внедрения (С, N) в хроме.

Широкое применение нашли ионно-плазменные покрытия из нитрида и карбонитрида титана. Нагрев подложки до 500—800 К позволяет сохранить нанокристаллическую структуру покрытия. Методы получения и свойства покрытий и пленок тугоплавких соединений подробно обсуждаются в обзоре [150].

При осаждении из плазмы применяют в основном реактивные рабочие среды (смеси аргона с азотом или углеводородами при давлении приблизительно 0,1 Па) и металлические катоды. Основной недостаток ионно-плазменного дугового распыления — образование мелких капель металла из-за частичного плавления катода и возможность попадания металлических капель в осаждаемые пленки.

Разновидностью осаждения из плазмы является магнетрон-ное распыление, позволяющее использовать катоды не только из металлов и сплавов, но и из различных соединений, и снижать температуру подложки на 100—200 К и ниже. Это расширяет возможности получения аморфных и нанокристаллических пленок. Однако степень ионизации, кинетическая энергия ионов и скорость осаждения при магнетронном распылении ниже, чем при использовании плазмы электродугового разряда. В работе [151] с помощью магнетронного распыления мишени Ni^Aln^, и осаждения металлических паров на аморфную подложку получены интерметаллидные пленки Ni,Al со средним размером кристаллитов примерно 20 нм.

Оксидные полупроводниковые пленки получают осаждением на подложку из коллоидных растворов. Этот метод включает в себя подготовку раствора, осаждение на подложку, сушку и от51сиг. Методом осаждения наночастиц оксидов получены полупроводниковые пленки ZnO, Sn02, Ti02, W03 [152—156]. Наност-руктурированные пленки, содержащие наночастицы различных полупроводников, можно получать методом соосаждения. Получение нанокристаллических пленок Zr02 описано в [157].

Традиционными методами нанесения пленок являются химическое и физическое осаждение из газовой фазы (CVD и PVD). Эти методы давно используются для получения пленок и покрытий различного назначения. Обычно кристаллиты в таких пленках имеют достаточно большие размеры, но в многослойных или многофазных CVD-пленках удается получить и наноструктуры [14,150]. Осаждение из газовой фазы обычно связано с высокотемпературными газовыми реакциями хлоридов металлов в атмосфере водорода и азота или водорода и углеводородов. Температурный интервал осаждения CVD-пленок составляет 1200— 1400 К, скорость осаждения 0,03—0,2 мкм/мин. Использование лазерного излучения позволяет снизить до 600—900 К температуру, развивающуюся при осаждении из газовой фазы, что способствует образованию нанокристаллических пленок.

В последние годы при осаждении из газовой фазы часто применяют металлоорганические прекурсоры типа тетрадиме-тил(этил)амидов M[N(CH3)2]4 и M[N(C2H,)2]4, имеющие высокое давление пара. В этом случае разложение прекурсора и активация газа-реагента (N,, NH3) производится с помощью электронного циклотронного резонанса. Для пленок нитридов переходных металлов, полученных различными методами осаждения, характерно сверхстехиометрическое (по сравнению с фазами MN, 0 с базисной структурой Вl(NaCl)) содержание азота, например Zr,N4, Hf3N4,Nb4N5, Ta3N5 и т. д.

2.3. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ

По этому методу нанокристаллическая структура создается в аморфном сплаве путем его кристаллизации. Спиннингование, т- е. получение тонких лент аморфных металлических сплавов с помощью быстрого (со скоростью > 106К/с) охлаждения расплава на поверхности вращающегося диска или барабана, отработано достаточно хорошо. Далее аморфная лента отжигается при контролируемой температуре для кристаллизации. В целях со52

53

г

здания нанокристаллической структуры отжиг проводится так, чтобы возникало большое число центров кристаллизации, а скорость роста кристаллов была низка. Первой стадией кристаллизации может быть выделение мелких кристаллов промежуточных метастабильных фаз. Так, авторы [158] при изучении аморфного сплава на основе Ni нашли, что сначала образуются

страница 20
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Скачать книгу "Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства" (1.38Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Коляска-трость Foppapedretti Girasole
управления вентиляцией асе cr1-9-10.
матрас 100х140
как получить автограф на концерте asking alexandria

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(31.03.2017)