Введение к работе
з
Актуальності, работы. Раз mm і с современной электронной: техники, электротехнической и оптической промышленности связаны с использованием тонкопленочных материалов на основе двойных окендоп. Такие материалы сочетают п себе как свойства основного компонента, так и вводимых соединений, это позволяет п широких пределах шмешггь комплекс физико-химических свойств тонких пленок. Системные исследования топких пленок начаты сравнительно недавно. В немалой степени это вызвано тем, что изучение тонких пленок различных материалов оказалось более сложным, чем изучение массивных образцов, поскольку объемные и поверхностные неоднородности оказывают сильное влияние па физико-химические свойства.
Благодаря высокой диэлектрической постоянной, наибольшее распространение паніли пленки на основе системы двойных оксидов SiCb-TajiO.s SiOj-Bi2Oj. Они используются дал пассивации поверхности, создания диэлектрических слоев, п тоикоплсиочных конденсаторах. При этом проблемным остается вопрос создания емкостных элементов с большой величиной емкости. Задача регулирования и фильтрации оптического излучения в УФ-обласгн спектра также является важной для различных областей техники. Данная задача может быть решена благодаря использованию в качестве покрытий сложных оксидов IV и V групп.
Для успешного использования материалов па основе тонких пленок необходимо установить взаимосвязь между физико-химическими и целевыми свойствами, составом и условиями их получения. В отечественной и зарубежной ліпсратуре практически не выяснены вопросы механизма образования пленок из пленкообразующих" растворов, а также влияния условий их формирования па свойства. Полностью отсутствуют данные по изучению для тонкопленочных материалов диаграмм состав-свойство.
Работа выполнялась п соответствии с тематическими планами научно-исследовательских работ кафедры иесргашпеской химии Томского государственного университета и отдела "Новые материалы для электротехнической и химіріеской промышленности" на 1992-1997гг., финансируемых го средств республиканского госбюджета.
Цель работы: получить тонкопленочные системы Si02-Ta20s, SiOj-Bi203 из пленкообразующих растворов (ПОР), установить взаимосвязь между их составом и физико-химическими свойствами, дать рекомендации по практическому применению.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи ;
— определить пленкообразующую способность и стабильную
область получения пленок из спиртового раствора пентахлорида тантала, а также растворов на основе тетратгоксиенлана (1ЭОС), этилового спирта, нитрата висмута (III) и хлорида тантала (V);
нзучіггь физико-химические процессы формирования оксидов Si02, Ta2Oj, а также двойных оксидов Si02 - Bi203, Si02 - Та205 га ПОР, определить оптимальные условия получения;
исследовать, кислотно-основные свойства подложки и сформированных на ней пленок состава Si02- Ві20з;
тучить физико-химические свойства пленок в зависимости от условий получения, состава и соотношения компонентов;
разработать рекомендации по практическому применению, полученных тонконлепочпых систем на основе Si02 - TajOs, Si02 - ВІ1О3.
Научная нопіппа. Впервые проведено комплексное исследование физико-химических процессов получения шенок in расгпоров па основе тетраэтоксисилана, этилогого спирта, хлорида Ta(V) и шгграта Bi (III). Обнаружено влияние нитрата Ві (Ш) и пентахлорида тшгтала на пленкообразующие свойства растворов. Показано, что Ві(гЮ3)з выступает в качестве электролита-стабилизатора коллоидных растворов, а ТаСЬ способствует гидролитической полпконденсацш силокешюв, находящихся в растворе. Установлена последовательность основных стадий процесса формирования Та20з, а также Si02 - Ta2Os и Si02 - Ві20з га ПОР. Выявлено образование силикатных соединений состава Ві20з 6Si02, 2Bi2033Si02, «по повышает температуру - формирования пленок.
Впервые установлена взаимосвязь между свойствами пленок Si02 -Ta2Oj, Si02 - Ві20з и их составом. Показано влияние соотношения компонентов SiOj и Ta2Oj, Ві203 в пленке на оптические и электрофизические свойства. При изучении кислоїно-основиых свойств пленок Si02 - Ві20з обнаружено преобладание основных бренстодовскнх центров.
Практическая ценность заключается в установлені!;! взаимосвязи между составом топкогшеночных материалов на основе Si02, Ta2Os и Ві203 и их физико-химическими свойствами, что позволяет получать материалы с необходимыми, заранее заданными свойствами и расширяет границы их использования.
Реализация работы. На основании результатов проведенных исследований разработана технология получения тонкоиленочных материалов Si02 - Ta2Os и SiOj- Bi203 ш ПОР.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на VIII .международной конференции "Теория н иракшка адсорбционных процессов" (г.Москва, 1996г), на международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды" (г.Томск, 1995г.), на Всероссийской конференции "Химия твердого тела"
(^Екатеринбург, 1996г.), а также на заседаниях кафедры неорганической химии ТГУ.
Структура и ofrbgM диссертации. Диссертация изложена иа 120 страницах машипописісого текста и состоит из пяти глав и основных выводов, содержит 27 рисунков и 12 таблиц и приложения, включающие 4 таблицы и 6 рисунков. Список литературы насчитывает 113 источников.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 1 статья, 3 тезисов доклада на международных конференциях и 2 статьи в печати.
Па защиту имнпсятся;
— влияние шгграта висмута (111) и пентахлорнда тантала на
пленкообразующую способность ПСР;
физико-химические процессы образования и оптимальные условия получения тонких пленок простых оксидов ТагОі и сложных SiOi-TaiOjjSiCb-BizOj;
кислотно-основные свойства поверхности подложки и пленок Si02-Bi203;
оптические и электрофизические свойства топкопленочиых материалов.
