ИСТИНА

Многослойные тонкопленочные гетероструктуры и пленки многокомпонентных фторидов ЩЭ, ЩЗЭ и РЗЭ открывают перспективы расширения диапазона функциональных свойств фторидных материалов, поскольку объединение в одном материале фторидов этих элементов позволяет получить уникальные оптические свойства. Цель проекта: получение новых тонкопленочных материалов на основе многокомпонентных фторидов РЗЭ, ЩЗЭ, ЩЭ: гетероструктур и наноструктурированных композитов, и разработка химических методов их осаждения из растворов металл-органических прекурсоров. Основными объектами синтеза будут тонкие пленки многокомпонентных фторидов полученных сочетанием Li, Na, K, Ca, Sr, La, Ce, Gd, Y, Er, Tm, Yb и Lu в различных комбинациях и соотношениях (в том числе эвтектические составы в системах LiF-LiYF4 и NaF-NaYF4; CaF2 и SrF2 допированные La, Ce, Y и Lu; Sr2LaF7 допированный Yb, Er и Tm). Для достижения цели проекта выбран метод химического осаждения из раствора металл-органических соединений (MOCSD) в настоящее время является одним из наиболее технологичных и дешевых методов получения тонких пленок. В рамках этого метода можно точно задавать компонентный состав пленок и в широких пределах варьировать условия осаждения пленок, в том числе, использовать дополнительные активирующие воздействия (облучение УФ и ИК, введение химических активаторов). Однокомпонентные фториды ЩЭ, ЩЗЭ и РЗЭ рассматриваются в качестве модельных объектов для разработки методов получения тонких пленок фторидов методом MOCSD и их характеризации. В рамках проекта будут выполнены следующие взаимосвязанные и взаимодополняющие задачи: 1. Разработать металл-органические прекурсоры, обеспечивающие образование пленок твердых растворов и многокомпонентных фторидных материалов. 2. Установить роль комплексного энергетического воздействия в процессе образования пленок фторидов без примесей кислород- и углерод-содержащих соединений. 3. Разработать способ получения и получить высококачественные пленки фторидов РЗЭ, ЩЗЭ и ЩЭ, их многокомпонентных смесей, метаматериалов и многослойных гетероструктур. 4. Охарактеризовать оптические свойства и установить их корреляцию с составом и способом получения. Оригинальность проекта заключается в том, что в нем будет проведена адаптация метода MOCSD к получению пленок фторидов РЗЭ, ЩЗЭ и ЩЭ, их многокомпонентных смесей, метаматериалов и многослойных гетероструктур.

Multilayer heterostructures and multicomponent thin films of alkaline, alkaline-earth and rare earth fluorides open new horizons of applications of functional fluoride materials. The aim of present project is synthesis of novel thin film materials based on multicomponent fluorides and development of metal-organic chemical solution deposition technique applied to these materials. In a framework of project the several problems have to be solved: (i) synthesis and characterization of metal-organic precursors for solution deposition of fluorides; (ii) reveal the role of additional physical and chemical treatments during film deposition and annealing; (iii) development of deposition technique and conditions; (iv) study of optical properties of synthesised films and their correlations with composition and deposition conditions.

В результате работы будут получены новые многокомпонентные фторидные тонкопленочные материалы и разработаны физико-химические основы получения тонких пленок, гетероструктур, наноструктурированных композитов и метаматериалов методом химического осаждения из раствора металл-органических прекурсоров. Для чего в рамках проекта будут: 1. Разработаны новые металл-органические прекурсоры на гексафторацетилацетонатов и трифторацетатов РЗЭ, ЩЗЭ и ЩЭ и их разнолигандных комплексов. 2. Исследована эффективность различных способов активирующего воздействия на пленки прекурсоров для их превращения в пленки фторидов. 3. Получены нано-композиты и мета-материалы из смеси прекурсоров, из смеси прекурсоров различного состава, в том числе, отвечающих эвтектическим составам в системе LiF-LiRF4, NaF-NaRF4. 4. Выявленные закономерности будут использованы для получения новых оптических материалов на основе допированных фторидов РЗЭ и тонкопленочных мета-материалов.

Впервые разработаны подходы к модифицированию координационных соединений РЗЭ, ЩЗЭ и ЩЭ путем разнолигандного комплексообразования с кислород- и азот-донорными лигандами. На примере бета-дикетонатов и карбоксилатов La, Y, Ca, Sr, K и Na показана эффективность этого подхода для получения устойчивых при хранении, хорошо растворимых в органических растворителях прекурсоров, которые разлагаются с образованием пленок оксидных (La, Y, K, Na) и фторидных (Ca, Sr) материалов при низких температурах. Разработан подход к понижению температуры разложения растворов-прекурсоров за счет введения в координационную сферу металла дополнительных лигандов – гидролизующих агентов (полиаминов и аминоспиртов). Разработаны процессы нанесения тонких пленок фторидов Ca и Sr из газовой фазы методом MOCVD с использованием фторирующих агентов. Разработаны, созданы и отлажены установки для нанесения тонких пленок методом MOCSD вытягиванием подложки из раствора (в том числе для длинномерных подложек) и с использованием активирущих воздействий. Показано, что активация окислительного термолиза пленки прекурсоров с помощью введения в реакционную атмосферу следов озона, позволяет существенно ускорить процесс термолиза и снизить остаточное содержание углерода в пленках с 5-10 ат.% до 0.1-0.3 ат.%. Разработан эффективный способ сглаживания поверхности длинномерных подложек путем осаждения нанокристаллических слоев Y2O3 и Al2O3.