Синтез та дослідження властивостей неорганічних сполук синтезованих на основі LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7

Дипломная работа - Химия

Другие дипломы по предмету Химия

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



ину в розплав шляхом рідкофазної епітаксії не знаходить, поки що, широкого розповсюдження і розвивається завдяки обмеженій кількості досягнень, які повязані з ростом монокристалів. В звязку з цим, серед опанованих методів одержання тонких плівок ВТНП особливий інтерес привертає метод, суть якого в осадженні на монокристалічних металоорганічних прекурсорів (MOCVD (MetalOrganic Chemical Vapor Deposition Technique)). Світовий досвід широкомасштабного застосування метода CVD (на даний час розробка CVD технології ВТНП ведеться більш ніж в 40 лабораторіях світу [5], включаючи лабораторії найбільших електронних фірм) для нанесення епітаксіальних плівок напівпровідників та оксидних покриттів різного функціонального призначення дає основу для стверджування, що і в технології плівок ВТНП цей метод з часом стане одним із основних.

Суть метода MOCVD полягає в тому [1,16], що металічні компоненти плівки транспортують у вигляді парів металоорганічних летких сполук в реактор, змішують з газоподібним окисником, після чого відбувається розкладання парів в реакторі з гарячими стінками або нагрітій підкладці і утворення в подальшому плівки ВТНП фази. В якості летких сполук частіше за все використовують β-дикетони металів. Розробка нових металоорганічних летких сполук виявилась одним із ключових моментів суттєвого покращення характеристик і можливостей всього методу MOCVD в цілому, і безсумнівні успіхи в цьому, належать вітчизняним вченим [1,16,17].

Метод MOCVD дозволяє отримувати тонкі плівки ВТНП, які порівнюють за своїми характеристиками з плівками, які отримують фізичними методами, однак до значних переваг цього методу слід віднести:

універсальність у відношенні складу матеріалів, що одержуються;

можливість нанесення однорідних за складом і товщиною одно- та двосторонніх плівок на деталі складної, непланарної конфігурації і великої площі, включаючи неперервне напилення плівки на довгомірний металічний носійстрічку. На відміну від фізичних методів розпилення (де вимога високого виробництва повязана з високою енергією потоку частинок розпиленої речовини і, як наслідок, з небезпекою порушити технологію і стехіометрію вже утвореної плівки) в методі CVD підвищення виробництва досягається за рахунок збільшення тиску пари леткої сполуки і/або збільшення швидкості потоку газносія;

можливість досягнення більш високих швидкостей осадження (до декількох міліметрів за годину) при збереженні високої якості плівки;

перехід від високовакуумної апаратури до проточних установок, які функціонують при тиску 10 3 -1 атм., простота та дешевизна обладнання в порівнянні з фізичними методами;

гнучкість процесу на етапі налагодження технологічного режиму, в першу чергу за рахунок зміни складу парової фази.

Крім значних переваг, метод MOCVD мав і ряд недоліків, що нівелювались в процесі його оптимізації. До основної і загальної для всіх методів отримання тонких плівок відноситься проблема вибору підкладок, які повинні бути:

достатньо хімічно інертними, щоб усунути забруднення ВТНП фази сторонніми компонентами;

дешевими і комерційно доступними.

До того ж, матеріал підкладки повинен володіти низкою специфічних фізичних властивостей, а саме:

мати достатню малу (< 2 %) розбіжність параметрів кристалічної решітки з плівкою, що осаджується, щоб забезпечити епітаксіальний ріст;

володіти близьким до ВТНП фази коефіцієнтом термічного розширення (КТР), щоб попередити утворення мікротріщин у плівці за рахунок стискуючих і, особливо, розтягуючих чинників при зміні температури;

не мати фазових переходів типу двійникування, які можуть суттєво погіршити морфологію плівки;

мати низьку діелектричну проникність і тангенс діелектричних втрат, що дасть можливість використовувати їх в мікрохвильовому обладнанні і приладах мікроелектроніки.

На жаль, практично жодна із відомих підкладок не задовольняє повністю всі перераховані вимоги. До найбільш розповсюджених підкладок можна віднести SrTiO3, NdGaO3 та LaAlO3. Останнім часом крупні кристали Y123, Nd123 використовувались для гомоепітаксії R123 ВТНПплівок, але такі монокристалічні підкладки є надпровідниками, а не діелектриками і володіють тетра-орто переходом з утворенням двійникової структури. Більш перспективним є використання не надпровідних тетрагональних твердих розчинів типу Pr1+xBa2-xCu3Oz, в якому не відбувається двійникування. Великий інтерес становить застосування діелектричних монокристалів Nd1.85Ba1.15Cu3Oz , які характеризуються високим ступенем ромбічності, відсутністю тетра-орто переходу, та таких, що демонструють близькі КТР і високу відповідність параметрів з ВТНП плівками R123 фаз, а також низький ступінь кисневої не стехіометрії.

Друга, хімічна, проблема управління катіонною та аніонною стехіометрією плівки. Так як процес осадження із газової фази має інконгруентний характер, він залежить від цілої низки факторів, включаючи температуру, загальний тиск, парціальний тиск кисню, вуглекислого газу і води (продуктів окиснення органічної частини сполук), швидкість потоків і гідродинамічний їх розподіл в реакторі і над підкладкою, загальний склад і однорідність змішування летких компонентів в газовій фазі тощо. Найбільш перспективний шлях задавання складу пари миттєве випаровування суміші летких речовин з одного джерела. Цього досягають [16] використовуючи аерозоль, який отриманий із розчину металоорганічних сполук в органічному розчиннику або при автоматизованому імпульсному випаровуванні мікропорцій суміші метал

s