автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Получение, физико-химические свойства и применение силикатных тонкопленочных систем SiO2-Bi2 O3 и SiO2-Ta2 O5

< о од

На правах рукописи п ■ ■' ~ ¡и

/А ч 1 , ' 'п*?

. Мальчик Александра Гспиадьепна ~~

ПОЛУЧЕНИЕ, ФЮШЮ-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ц ШЕПЕНПЕ СИЛИКАТНЫХ ТОИКОПЛЕИОЧШЛХ СИСТЕМ

и ЗЮ2-Та205

05.17.11 — Технология керамических, силикатных и тугоплавких неметаллнчсскнх материалов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой стспеш; кандидата технических пауте

Томск 1997

Работа выполнена на кафедре неорганической химии химическо! факультета Томского государственного университета п в отделе " Новь материалы

Научный руководитель:

кандидат химических паук, доцент Комк Владимир Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

кандидат химических наук, доцент

Бсрдоп Геннадии Ильич

Мнкакоиа Тамара Сергеевна

Ведущая организация — ГНПП Научно-исследовательски институт полупроводниковых приборов.

Затяга диссертации состоится декабря 1997 г. и "-/Ь" часо на заседании диссертацноиого Совета К 063.80.11 в Томски политехническом университсгс по адресу : 634050 г. Томе» пр.Лешша,43.

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотек Томского политехнического университета.

Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь диссертацноиого совета, к.т.н.

Петровская Т.С

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАПОТЫ

Акту.члыюгп. ряботм. Развитие современно!"! электронной техники, электротехнической л оптической промышленности связаны с использованием тонкопленочпых материалов на основе двойных оксидов. Такие материалы сочетают в себе к:ж свойства основного компонента, так и вводимых соединений, это позволяет п широких пределах изменить комплекс физико-химических свойств тонких пленок. Системные исследования тонких пленок начаты сравнительно недапно. В немалой степени это вызвано тем, что изучение топких пленок различных материалов оказалось более сложным, чем изучение массивных образцов, поскольку объемные и поверхностные неоднородности оказывают сильное влияние на физико-химические свойства.

Благодаря высокой диэлектрической постоянной, наибольшее распространение нашли пленки на основе системы двойных оксидов ЗЮз-Та^О*, йЮгВ^Оз. Они используются дал пассивации поверхности, создания диэлектрических слоев, п тоикоплепочных конденсаторах. При этом проблемным остается вопрос создания емкостных элементов с большой величиной емкости. Задача регулированнл и фильтрации оптического излучения в УФ-областп 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 на основе тонких пленок необходимо установить взаимосвязь между физико-химическими и целевыми свойствами, составом и условиями их получения. В отечественной и зарубежной литературе практически не выяснены вопросы механизма образования пленок из пленкообразующих" растворов, а также влияния условий их формирования па свойства. Полностью отсутствуют данные г.о изучению для тонкопленочных материалов диаграмм состав-свойство.

Работа выполнялась в соответствии с тематическими планами научно-исследовательских работ кафедры неорганической химии Томского государственного университета и отдела "Новые материалы для электротехнической и химической промышленности" на 19921997гг., финансируемых из средств республиканского госбюджета.

Цель работы: получить тонкопленочные системы 5Ю2-Та205, БЮг-В^Оз нз 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 раствором на основе тетратгоксисилала (1ЭОС), этилового спирта, нитрата висмута (III) и хлорида тантала (V);

— изучить физико-химические процессы формирования оксидов Si02, Та20s, а также двойных оксидов Si02 - ßi203, Si02 - Та205 га ПОР, определить оптимальные условия получения;

— исследовать, кислотно-основные свойства подложки и сформированных на ней пленок состава SiOj- В12О3;

— тучить физико-химические свойства пленок в зависимости от условий получения, состава и соотношения компонентов;

— разработать рекомендации по практическому применению, полученных тонкопленочпых систем на основе Si02 - TajOs, Si02 - BijOj.

Научная ночичпа. Впервые проведено комплексное исследование физико-химических процессов получения пленок нз растпороа на основе тетраэтокснсштпа, этилогого спирта, хлорида Ta(V) и шгграта Bi (III). Обнаружено влияние шгграта Bi (Ш) и пентахлорида тшгтала на пленкообразующие свойства растворов. Показано, что Bi(N03)3 выступает в качестве электролита-стабилизатора коллоидных растворов, a TaClj способствует гидролитической поликондепсаиии силоксанов, находящихся в растворе. Установлена последовательность основных стадий процесса формирования Ta2Oj, а также Si02 - Ta2Os н Si02 - Bi203 ю ПОР. Выявлено образование силикатных соединений состава Bi203 6Si02, 2Bi203 3Si02, что повышает температуру формирования пленок.

Впервые установлена взаимосвязь между свойствами пленок Si02 -Ta2Oj, Si02 - BiiOi и их составом. Показано влияние соотношения компонентов SiO? н Ta2Oj, Bij03 в пленке на оптические п электрофизические свойства. При изучении кисло ию-осповных свойств пленок Si02 - В120з обнаружено преоблэдапие основных бренстодовскнх цопров.

П па к-ги ч сока и цен и по ь заключается в установлении взаимосвязи между составом тонкопленочпых материалов па основе Si02, Ta2Os и Bi,03 и их физико-химическими свойствами, что позволяет получать материалы с необходимыми, заранее заданными свойстзалш л расширяет границы их использования.

Реализация работы. На основании результатов проведенных исследовании разработана технология получения токконлепочных материалов Si02 - Та205 и Si02- Bi203 из ПОР.

Anpofiüiinii работы. Материалы диссертации докладывались на VIII .международной конференшш "Теория п практика адсорбционных процессов" (г.Москва, 1996г), на международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды" (г.Томск, 1995г.), на Всероссийской конференции "Химия твердого ¡ела"

(г.Екатсринбург, 1996г.), а также на заседаниях кафедры неорганической химии ТГУ.

Структура и ofn.gM лнсссртачни. Диссертация изложена на 120 страницах машинописного 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 whiiitv имнпсятся;

— влияние шгграта висмута (111) и пентахлорнда тантала на пленкообразующую способность ПСР;

— физико-химические процессы образования и оптимальные условия получения тонких пленок простых оксидов Ta2Oj и сложных Si02-Ta203;Si02-Bi203;

— кислотно-основные свойства поверхности подложки и пленок Si02-Bi203;

— оптические н электрофизические свойства тонкопленочных материалов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование выбора темы, определены цели и задачи работы, отражены основные научные результаты н практическая значимость исследования.

Первая глава посвящена литературному обзору данных о тонкопленочном состоянии вещества, имеющихся сведений о способах получения топких пленок, показано преимущество синтеза пленок из пленкообразующих растворов. Кроме того, приведены сведения о системах Si02 - Та205 и Si02 - ВьОз, проанализирована информация о путях практического использования сложных оксидов, сформулированы цели н задачи работы.

Во второй главе дана характеристика исходных материалов и описаны методы исследования. При выполнении экспериментальных исследований были использованы реактивы з основном квалификации "ХЧ" или "ОСЧ".

Методы получения материалов. Для получения пленок использовали ПОР, которые готовили на основе тетраэтокснсилана, "сухого" этилового спирта, пятнводиого нитрата висмута (III), в качестве капшпзтора добавляли соляную кислоту, а также ПОР с пелтахлоргцгсм таша.<а Пленки получали на подложках из стекла It мшюкрпааллнчесхого кремния меч од ч центрифугировали« и вытягивания со скоростью вращения цешрнфугн 2u00-i000 об/мин, со

скоростью вытягнпашт 1-5 мм/с. Формирования пленок проводили в тсрмостэтс при температуре 333!С и п муфельной печи при 373-1273К.

Методы исследований. Для изучения пленкообразующей способности растворов исследовали их вязкость с помощью стеклянного вязкозиметра ВГС1С-2, ВПЖ-4 с диаметром капилляров 0,56 - !,15 мм.

Изучение физико-химических процессов формирования пленок, проводили с использованием термического, ПК-спектроскопического методов анализа. Термический анализ исходных пещестп и порошков высушенных гидролнзоваппых ПОР пропедсп на дериватографе системы Паулнк-Паулик-Эрдей и интервале температур 273-1273К в атмосфере воздуха. В качестве индифферентного вещества использовали оксид алюминия. ИК-спсктры регистрировали на спектрофотометре Спскорд-11175 в диапазоне 4000-400см"'.

Состав и структура полученных пленок изучены на микрофотометре МИИ-4, дифрактометре ДРОН - ЗМ при использовании характеристического излучения медного анода СиКа со скоростью сциптилляциопного счстчгка 20 = 2 град/мин. Оптические свойства пленок исследованы на спектрофотометре СФ-20, эллипсомсфе ЛЭФ-З, электрофизические свойства па установке Е 7-3. Адгезию пленок ■□меряли с использованием мнкротвердомера ПМТ-3. Пористость пленок определяли электрохимически путем высаживания металлической меди в порах пленки. Кислотно-основные свойства доучены с использованием рН-метра типа 673М к спектрофотометра СФ-20.

В третьем главе приведены результаты исследования. Как известно пленкообразующей способностью обладают вещества, способные образовывать в растворе макромоле! улы или ассоциаты, которые при нанесении пленки на подложку сцепляются с ей поверхностью и при улетучивании растворетеля с повышенном температуры разлагаются до оксидов. Важной в технологическом плане является стабильность ПОР во времени, поэтому критерием пленкообразуещей способности растворов служила вязкость и экспериментально найдена взаимосвязь между вязкостью растворов, временем и возможностью получения из шг пленок.

Водноспиртовыи раствор ТЭОС созревает в течении двух суток. Процесс созревания сопровождается гидролизом I! полнконденсацией ТЭОС, протекающих но уравнениям:

БКОСгНЛ'+ Н20 -> 5;(ОС2Н5)3ОН + С2Н5ОН 2&(ОС2Н5)3ОН -> (ОС2Н5)3 - - О - Б) - (ОС^Ь + Н20 Срок годности ПОР ка основе ТЭОС составляет 45 сугок. Для спиртового расвора ТаС!5 область созревания и старения отсутствует (кривая 1, рис.!). Хлор являюсь лигандом тг-доиорпого ряда, образует с танталом кластерные гоединення.

?

ssic.1. EhwcficHKe ймисостн ПОР с TbOj от времени. 1-беэ ТЭОС; 2-10%SiCh в плвиге; 3-50% SiOj в atCute; 4-90% SiOj в плели

Рис.2. Зйгмснмостьтпкасты ПОР с нмтрктом висмута(FIÍ)от гремели.

1 - бе* n^NOjJj 5 lf20 ; 2 -10°/- BijO* в плен«; 3 - 50%ßi;O, в клецке; 4 - о

пленке.

Ганоидные атомы выполняют мостиковую функцию при образовании устойчивых структур полиядериого строения алкоксииронзводных тантала п этиловом спирте с образованием алкоксипроизподпых протекает по уравнению:

ТаС13 + ЗС211,011 ТаС12(ОС2Н.,Ь+ ЗНС1 Колес сложные процессы наблюдаются в смесях растворов ТЭОС и ТаСЬ у которых также отсутствует область созревания раствора (кривая 2,3,4, рнс.1), что видимо связано с процессами раезвореппя ТаСЬ в этаноле. Однако после двух суток вязкость начинает монотонно увеличиваться, ¡¡следствии наложения процессов гидролитической полпконлснсацпн ТЭОС и алкоксннропзво;1ных тантала:

S i(OC2!ÍOiOI I + Ta(OC2i Ь)3СЬ ->0.11,011 + I \ ¡ CI I ■ ■ I

+ — Si— О— Та 'Та— О— Si— и т.д.

I- ¡4cK¡^ !

За счет этого область аабнльных пленкообразующих свойств ПОР уменьшается.

Изучение спиртового раствора Bi(NOj)j х 5П20 показало, что он не обладает пленкообразующей способностью. Вязкость ПОР на основе Bí(NO.í)j х 5Н20 имеет ш и кое значение, из-за малом растворимо стп соли.

При введении innpaia висмута в pací вор 'DOC свойства ПОР изменяются (рис.2). В первые двое суток вязкость изменяется быстрее, так как процессы гидролиза п поликоиденсвшш Т'ЮС усиливаются за счет образования промежуточного комплекса но реакции:

I

i

2 — Si — 01 i + Bi(N03)3 —ь- О ' Bi

! —Si — ^H - . - (NO,),

l I

— Si — O — Si — + Bi (NOjb • 1 izO

i I

В коллоидных растворах макромолекулы полисплоксшюв образуют мицеллы, для коюрых характерен элскфосзажческнй фактор устойчивости. Введение в раствор жирата висмута ведем к образованию электростатического барьера, что приводи! к увеличению агрегашвпон устойчивости. Таким образом, добавки ишр;иа висмут расширяют

временную область пригодности ПО!' для получения пленок до 130 сую к, выступая п качестве элск-гролита - стабилизатора.

Сущность образования оксидных нленок состою' г. том, что химический состап исходных непкообразующих соединений претерпевает ряд изменений: сиачхча м растворе, затем в момент формированил пленкн на новсрхпосп! подложки и, наконец при термической обработке. Для установления технологических условий синтеза нленок были изучены основные стадии формирования чистых оксидов, а также сложных оксидов на их основе.

Тер.мораспад высушенного при ЗЗЗК спиртового раствора ТаСЬ по данным термического анализа (рнс.З) можно представить п виде схемы последовательниц стадий:

— частичное испарение физически адсорбированной воды и спирта;

— окисление ТаС1з кислородом воздуха;

— сгорание окснхлоридов и алкокеппроитодных тантала с образованием оксида.

Данные ИК-снскзров (табл.I) подтверждают наличие этокешрупп при температуре формирования оксидоп 800-К40К. При более высоких температурах валентные и деформационные колебания 'лекенгрупп отсутствуют.

Таблица 1

Отнесение полос ПК-спектров порошков при различных температурах

Колебания (тин)

НОР Т,К н- ОН валент дефор 51-0-31 О. О,

ные О мац. Б! Та

-ОС2И5 и' -ОС3Н, О О'

373 3600 2900 1640 1200 - 400

ТаС13 773 - 2900 - 1100 - 400

848 - 2900 1100 400

900 - - - - - 400

ТаСЬ» 373 3560 - 1640 1000 600-ЗС0 460-100

ТЭОС 600 3600 2900 1640 1000 600 460-400

633 ■ - 2900 . 1100 600 460-400

373 3660 2935 1640 1095 600-800 460

ТЭОС 473 3680 2935 1640 1100 800 460

773 - - - 1100 800 460

Процесс получения сложных оксидов йЮг - Тп^Оз протекает п четыре стадии (рис.3). На 3 и 4 стадии накладываются процессы окислс;им объемных этоксигрунн к формирования ЯЮг-ТпзОз.

В процессе образования двойных ъкендоз системы - ПьОз большую роль играет концентрация ннтрага висмута и исходных ПО?..

\ В23 • 040 ДТА

471 073 171 1071 Т.К

10«

23*

1«0 ~~-----

am, »r •

Ряс.З. Дсраодтограмма вы суетно го при 333 К спиртового растмра T&CZ¿

Рис.4. Дернааюгряхма образовали? SfOj - Тя20.« «з ЛОГ« TxCI¿

Гш.5. Дгрнватогркмма обряюаянпя SiOj - Г-tjOj Kl ПО? с nl(NOj), S »¡О ( 1OV. ÎÎJjO, e iura«« ). 1 - грима ТГ; 2 - грияля ДТА, 3 - грк*» ¡"^ТГ.

Рпе.6. Дерипатогр^ммя ппрямозпня SSOj- HbOjin ПО? с Di(NOj)tS l!¡0 ( 90% !!i,Oj n ¡lOTiv-e ). 1 - гр;ш!я ТГ; 2 - кривы ДТЛ; 3 - крнаая ¿¡ТТ.

При низких концентрациях формирование двойных оксидов происходит п дес стадии (рис.5) через образование промежуточного комплекса, что снижает темперагуру термической обработки пленки 5Ю.2 - С!:Оз на 200К, по сравнению с температурой формирования нленкн БЮ2. При высоких концентрациях в оксидиой системе образуются силикаты состава ВьОз х бЯЮ^, 2В1203 х ХУЮ.., о чем свидетельствует изменение характера ДТЛ кривой (рис.6) н 1'ФЛ продуктов разложения ПОР. Температура формирования пленки повышается до 11731С.

Для иссх процессов рассчитаны энергия активации по методу Горопица-Мегцгсра (табл.2,3).

Основываясь на результатах выявленных закономерностей термической деструкции высушенных ПОР, определена оптимальная температура отжига пленок для ЯЮ2 - Та2Од - 873К; для БЮ2 - В]203 (при шпкнх конце!гграциях В|-203 в пленке) — 673К; для £Ю2 - В120з (при высоких концентрациях)— 1173К.

В четвертой главе сообщается о результатах физико-химических исследований поверхности подложки, а также полученных пленок систем БЮ2 -Та203 и 8Ю2 - В1203.

Актуальным является исследование и регулирование физико-химических свойств поверхности твердых веществ, идентификация активных центров, ответственных за сс реакционную способность, глубину и направление процессов, протекающих с участием твердой фазы. Одной ш универсальных физико-химических характеристик поверхности твердого тела является кислотночкновпой параметр, зависящий от природы вещества, способа его получения, химического состава, природы и количества примесей па поверхности.

Исследование кислотности- поверхности показало, что п зависимости от содержания оксида в образцах и темнерагуры отжига » системе возможно получение сложных оксидов с рН поверхности изменяющейся от 2,5 до 9,5. Так высушенные при ЗЗЗК образцы имеют сильно кислотный характер поверхности. С увеличением содержания массовой доли в системе оксида висмута до 30-35% кислотность поверхности оГфазцов резко возрастает (рИ суспензии уменьшается) (рис.7, кривая 1), свыше 35% Ш203 практически не меняется.

Прокаливание системы при 870К приводит к увеличению значений рН суспензии (рис.7, кривая 2). Поверхность образцов приобретает свойства слабой кислоты при содержании массовой доли В1203 до 30% и ¿•10Йсгв& слабого основания - при содержании В^Оэ в системе свыше 60%. При содержании и системе В^О, свыше 30% идет интенсивное образование композиционной структуры - В1..0,. При этом

образуются соединения различного состава. Судя по совпадению точек югиба кривой изменения кис.имности н.с 1Сдуемых структур ог состава

I аблица 2

Кинетические параметры получения порошков БЮг. Та20_<; и Й102 - Та-Оз ( по данным термогразнметрпческого н ДТА методов )

Стадии | Порошок БЮз формиро ; Порошок Та20.<; Порошок БЮ2 - Та205

вания | Т иптсрв'. ! К Степень | Е, превр., % ! кДж/моль 1 2 3 1 2 3

I | 298-473 33.0 ! 41.4 298-473 51.7 1 44,1 293-473 50.0 40,5

II 1 473-623 29.0 ! 51.8 473-573 15.0 | 32.1 ! 473-623 34.5 32.6

111 823-973 37.5 1 68,5 573-923 ■33.3 | 107.8 623-763 3,4 60.9

IV 1 763-973 12.0 117.4

Таблица 3

Кинетические параметры получеши порошков из ПОР с В1(ЖЬ)з х 5Н20 (, по данным термогравпметрнческого и ДТА методой)

Стадии 10% В12Оя в пленке 90% ВцОз в пленке

Т шггервал, К Степень прспращ., % Е„, кДж/моль 1 2 3

I 333-473 50 45,5 295-423 24,4 43,3

11 473-763 50 103 423-653 25,6 110,8

III 653-973 13.5 205

IV 973-1023 27.3 320

V 1023-1273 9.2 410

с эвтектическими точками па диаграмме состояния можно сказать об определяющем влиянии фазы В^Оз на кислотность поверхности синтезируемых пленочных структур. Понижение кислотности объектов от рН = 5,5 до 7,5 согласуется с амфотерными свойствами В1г0з в присутствии 5Ю2. При высушивании во всем исследуемом интервале состава, согласно данным изменения кислотности фаза В|'20з не образуется.

Иная зависимость кислотности поверхности образцов от соотношения о них 8Ю2: В120з наблюдается при нанесении объектов на стеклянную подложку (рнс.7, крина;: 3). В этом случае основность поверхности повышается резко у образцов с содержанием массовой доли оксида висмута до 30% и не меняется с повышением конценграции В|203. Изучение набора кислотно-основных центров поверхности индикаторным меподом показало наличие- большого числа центров с кислотно-основной силой р!1 = 8,8

Гн';.7. Заинснмосп, î:iir-i'jI;:ocri; щшгрхнБстн обрашов и 1 оксидов системы SiOi - BijO> or содержании I'ijOj .

1 - BUcyiucimuc при 331 К ; 2 - прокаленные при 873 К;

3 - отожженное при 873 К тр-хсланное покрытие па стхос.

Оптические и электрофизические свойства пленок, сила адгезии определяют возможность г.х практического использовашш. Поэтому, в работе изучались данные свойства пленок систем Si02 - Ta2Û5 и Si02 -1^ьОз. Как показали исследования полученные пленки обладают хорошей адгезией к подложкам из стекла и монокрпеталлнческого кремния и не содержат микроиор. Пленки систем' • Si02 - Bi20.3 термостойки и химически устойчивы к aipeccunnuM средам, при длительном котактс данных покрытий с кислыми и щелочными

растпорами коэффициент пропускания п л иди мой пасти спектра уменьшается до !0%.

Для системы - ГН-СЬ построена диаграмма состав-свойство, где в качестве свойства пзят ст'руктурочувспиггельный параметр показатель преломлении (рнс.8). Высокие значения показателя преломления свидетельствуют об образовании аешкатов, что также подтверждается данными РФЛ пленок.

ГпсЯ. Диаграмма состяп - свойство для снст« мм КЮ1—

При изучении системы Я Юг - Та205 образование химических соединений не обнаружено, показатель преломления монотонно увеличивается С повышением содержания ТагОз в пленке. Высокие значения диэлектрической проницаемости характеризуют пленки БЮг -ГагОб как диэлектрики. В сравиетш с пленками ТП2О5 они обладают более низкой диэлектрической постоянной, однако диэлектрический потери на порядок мсньшс.Плснки Я Юг - ТалЗ; обладают высокой механической и термохимической устойчивостью, селективным поглощением и отражением излучения. Данные покрытия подавляют жесткое УФ-излучение в области от 220 до 300 им.

Свойства пленок Si02 - Ta2Oj п Si02 - Bi203 в зависимости от соотношения компонентов приведены о таблицах 4, 5.

В пятой главе представлены результаты практического использования тонкоплеиочпых материалов Si02 - Та205 и Si02 - Bi2Oj. Благодаря достигнутым значениям физико-химических параметров найдены области практического использования тонкоплеиочпых материалов SiOz - Та205 и Si02 - Bi2Oj.

Пленкн SiQj - Bi2Oj использованы на ТОО " Эммег " в качестве защитных похрьпиА миниатюрных ламп накаливания, применение которых о медицине требует устойчивости к агрессивным средам. Показано, что ь кислой н щелочной среде покрытие обеспечивает требуемое светопронускшше ламп в видимой области, обладает высокими диэлектрическими свойствами.

Практический интерес представляют пленки системы Si02 - Ta2Oj для коррекции спектра ультрафиолетового излучения источников света. Тонкопленочные материалы были использованы в ОАО "Томскводо-проект" при разработке ультрафиолетовых облучателей для медицины н бытовых целей. Испытание газоразрядных источников света с нанесенным покрытием Si02 - Ta2Oj показало, что пленка позволяет до 80% снизить эффект образования озона, обладает термоустойчивостыо и не изменяет коэффициент; свстопропускання в течении эксплуатации источника света. Показало^ что изменением состава композиции Si02 -Ta2Oj можно регулировать границу пронусканнл УФ-пзлучешш газоразрядной лампы в диапазоне 220-300 им, в результате чего достигается формирование ультрафиолетового излучения с преимущественно эрнтемпым, бактерицидным или высоконнгибпрую-ч;им эффектом.

Результаты работы использованы в НИР отдела "Новые материалы" ТГУ при разработке светоперераспределяющих и газочувствнгсльпых материалов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ НО 1'ЛЬОТЕ

1. Впервые проведены комплексные исследования взаимосвязи между составом и фпшко-хпмнчсскими свойствами для юхнологин силикашых тонкоплеиочпых маа'рналоа Si02 - Bi20, и Si02 - Та205.

2. Показано, что спиртовым раствор пешахлорида тантала обладав п .епкообразуюптей способностью, причем область стабильных пленкообразующих свойств не ограничена во времени областью созревания и старения раствора.

3. Обнаружено влияние добавок нитрата висмута (III) и пентахлорнда ташшш па свойства ПОР. Добавки нитрата висмут выступают г.

Фшихо-химнческие свойства пленок системы 5Ю2-В|'20з

Таблица 4

Свойство Содержаяие В120з в пленке, %

10 20 30 40 50 60 70 | 80 90

Показатель тзе.юмления 1.73 ■ 1,52 1,50 1,48 1,74 1,85 1,73 1,53 1,53

Диэлектрическая проницаемость. с 2,43 3,98 4,21 4,62 5,61 4,02 5,83 6,51 7,89

Сила адгезии Р. Кг/ММ" 0,99 0,99 0,99 0,98 0,99 0,99 0,98 0,99 0,99

Таблица Кз 5

Фшшсо-химическпе свойства пленок системы БЮг-Та^О}

Съойстьо Содержание Та20з в пленке, %

10 20 30 40 50 60 70 80 90

Показатель преломления 1,51 1,61 1,63 1,66 1,69 1,72 1,75 1,83 1,91

Диэлектрическая проницаемость, в 4,6 5,1 7,4 9,2 11,0 12,5 14,3 15,1 16,5

Сила адгезии Р. кг/мм2 0,93 0,95 - 0,91 0,96 0,97 0,94 0,96 0,94 0,95

IS

качестве электролита-стабилизатора коллоидных растворов и увеличивают область стабильных пленкообразующих свойств. Добавки иентахлорида тантала ускоряют процессы гидрологической полихоиденсацпи, что приводит к быстрому старению раствора. .4. Методами ИК-спекгроскопин, термогравнмезрнн установлена последовательность основных стадий процессов формирования 'Га20з, а также Si02 - Tc2Oi ш ПОР, на основании которой предложены оптимальные режимы синтеза тонкоилсночних материалов, заключающиеся в предварительной термообработки при Т = ЗЗЗК и дальнейшем обжиге при Т=873 К

5. Установлено влияние шгграта висмута (Iii) па процессы формирования пленок Si02 - Bi2Oj. Показано, что при высоких концсшрацнях Bi(NOj)j х 5Н20 образуются силикаты, что повышает температуру формирования пленок до 1173 К.

6. Исследованы Ю1Слсшш-основныс свойства стеклянной нодяоигкн и сформированных на них тонкогшеиочных структур, а также порошкообразных материалов «о ПОР с добавками Bi(N03)3 х 5Н20. Установлено преобладание основных бренстодоаских центров.

7. Рснтгснофазовым, оптическим анализом н другими мсгодами установлена взаимосвязь между составом композиционных материале* Si02 - Bi203, концентрацией входящих компонентов и их физико-химическими свойствами. Обнаружено образование енликатшл* соединений Bi в тонкоплеиочиом состоянии.

8. Разработанные тонкопленочные материалы MOiyt быть нспользовань: при производстве безозоновых УФ-нзлучателей бактерицидного i ор'.пемного действия, а также в качестве диэлектрических покрытий обладающих высокой термохимической устойчивостью.

По теме диссертации оиублихованы следующие работы :

1. Л.Г.Мальчик, Л.П.Борило, В.В.Козик. Физико-химическое исследование процессов формирования порошков и пленок Si02 из гшенкооразующих растворов // ЖПХ. —1996. — т.69, вып.2 — с.224-227.

2. В.В.Козик, С.Л.Кутолин, Л.А.Егорова, Н.Л.Скорпк, Л.П.Борило, Л.Г.Мальчик, С.Л.Кузнецова. Проблемы иелснаиравлснного сишеза п экологическом материаловедении. И Тезисы докл. международной конференции " Фундаментальные и прикладные проблемы охрани окружающей Среды." — Томск. — 1995. — с. 100.

3. Л.Ф. Иконникова , Т.С. Минакова , Н.М.Коротченко , Л.Г.Мальчик , Л.А.Егорова. Кислотно-основной параметр поверхности твердого тела как критерий оценки пригодности вещества для гаделнй. // Тезисы докл. VIII международной конференции. "Теория и практика адсорбционных процессов." — М. — 1996. — с. 146.

'). Л.Ф. Иконникова , Т.С. Минакова , Н.М.Коротченко , Л.Г.Мальчик , Л.Л.Пгоропа. О взаимосвязи между кислотностью у поверхности твердого тела и рабочими характеристиками изделий на их основе. // В сб. Химия твердого тела / Тезисы докладов Всероссийской конференции. — Екатеринбург. —- 1996. —т.2. — с.48.

5. Л.Г.Мальчик, Л.П.Борило, В.В.Козик. Физико-химическое изучение процессов формирования пленок Ta2Os и Si02-Taj0j из пленкообразующих растворов. (ЖПХ, в печати)

6. Л.Г.Мальчик, Л.Ф. Иконникова, Л.Л.Егорова. Исследование-кислотно-основных свойств поверхности подложки и сформированных на ней пленок S¡02 - Bi2Oj. (ЖПХ, в печати)

Заказ !:? 427 ,Тппзя ICO экз. КПЗ ТПУ Лицензия ЛТИот 18.07.94. Ротаптеш? ТПУ,634034, Томск,пи. Ленина, 30