|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Получение и изучение свойств тонких пленок фторидов редкоземельных и щелочноземельных элементов из растворов координационных соединенийдипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Цымбаренко Д.М.
- Автор: Рыжков Николай Владимирович
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2017
- Аннотация: Фториды металлов обладают уникальными оптическими характеристиками — низким показателем преломления и высокой прозрачностью в диапазоне от глубокого ультрафиолета до ИК-области. Перспективы расширения диапазона функциональных свойств фторидных материалов открывают пленки многокомпонентных фторидов ЩЭ, ЩЗЭ и РЗЭ, так гексагональный β-NaYF4 является одной из самых эффективных матриц для ап-конверсии. Возрастающие потребности в таких тонкопленочных оптических материалах диктуют необходимость не только создания новых фторидных материалов, но и разработки эффективных и дешевых методов их нанесения. Цель настоящей работы – разработать технологию получения высококачественных плёнок фторидов РЗЭ, ЩЗЭ и ЩЭ. В настоящее время одним из наиболее технологичных и дешевых методов получения тонких пленок является метод химического осаждения из раствора металлорганических соединений. В качестве исходных соединений для получения фторидов были выбраны трифторацетаты(TFA-) и пентафторпропионаты(pfp-) соответствующих металлов, разлагающиеся с образованием фторидов. Синтезированы трифторацетаты натрия, кальция, стронция, лантана, иттрия, иттербия, гадолиния, тулия, а также пентафторпропионаты кальция, стронция и бария. Состав полученных соединений и ход их термического разложения исследовали методами термогравиметрического анализа и ИК-спектроскопии. Состав продуктов разложения устанавливали методом РФА. В качестве прекурсоров для нанесения плёнок использовали растворы комплексов солей с моноэтаноламином (mea) и диэтанолоамином(deta) в изопропаноле, удоветворяющие основным требованиям к растворам-прекурсорам в MOCSD: достаточно концентрированные, хорошо смачивающие подложки и образующие гели при удалении растворителя. Характер разложения прекурсоров и состав продуктов термолиза также исследовали методами ТГА и РФА соответственно. На подожки из кремния, с-сапфира и MgO путем обмакивания в раствор-прекурсор с последующим двухстадийными отжигом наносили тонкие пленки NaF, CaF2 и LaF3, исследовали кинетику их кристаллизации(по данным АСМ). Фазовый состав полученных пленок исследовали методом рентгеновской дифракции под скользящим углом. Наличие примесей углерода и кислорода (растворов замещения фтора на кислород) не образующие отдельных кристаллических фаз исследовали при помощи спектроскопии комбинационного рассеяния и диффузного отражения в ИК-области. В ходе работы было установлено, что низкая кристалличность и наличие примесных ориентаций требует повышения температуры отжига и увеличения его длительности. Однако, отжиги при 500-600°С сопровождаются пирогидролизом фторидов и приводят к образованию оксофторидов. Для подавления образования кислородных соединений было предложено проводить отжиги в атмосфере HF. Отжиги в атмосфере HF позволили повысить температуру отжига, подавить паразитный процесс пирогидролиза и получать более закристаллизованные ориентированные пленки. Кроме пленок простых фторидов наносили также пленки тетрафторида NaYF4. Было установлено, что из раствора прекурсора с добавлением mea получается преимущественно кубический α-NaYF4. Тетрафторид, полученный из прекурсора с deta при низких температурах кристаллизуется в кубической модификации, с ростом температуры отжига количество гексагональной фазы β-NaYF4 возрастает . Избыток deta при этом способствует получению сопоставимых количеств α- и β-фаз уже при 500оС. Допирование Gd3+ позволяет получать чистую гексагональную фазу начиная c 600 оС(рис.2). Для тетрафторидов допированых Yb3+ и Тm3+, регистрировали спектры ап-конверсии.
- Добавил в систему: Цымбаренко Дмитрий Михайлович