РЕНТГЕНОВСКАЯ РЕФЛЕКТОМЕТРИЯ ПЛЕНОК YSZ ОСАЖДЕННЫХ НА ПОДЛОЖКАХ SI (100) МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ОСАЖДЕНИЯ

Р.Е. Бейсенов; А.Г. Умирзаков; А.Л. Мереке; Б.Ж. Сеитов; Н.Б. Бейсенханов; К.Х. Нусупов

Авторлар

Р.Е. Бейсенов Физико-технический институт, Алматы, Казахстан
А.Г. Умирзаков Физико-технический институт, Алматы, Казахстан
А.Л. Мереке Физико-технический институт, Алматы, Казахстан
Б.Ж. Сеитов Казахстанско-Британский Технический Университет, Алматы, Казахстан
Н.Б. Бейсенханов Казахстанско-Британский Технический Университет, Алматы
К.Х. Нусупов Физико-технический институт, Алматы, Казахстан; Казахстанско-Британский Технический Университет, Алматы, Казахстан

Кілт сөздер:

диоксид циркония,, оксид иттрия,, осаждение,, тонкие пленки,, рентгеновская рефлектометрия

Аңдатпа

Осаждение тонких слоев YSZ на Si (100) проводилось на установке импульсного лазерного осаждения компании «PVD». Пленки были осаждены при температуре 550, 600, 650, 700, 800 °С, энергии накачки эксимерного УФ лазера 237 мДж, частоте 10 Гц и времени 60 минут. Измерение толщины, плотности и шершавости осажденных пленок YSZ было проведено методом рентгеновской рефлектометрии на многофункциональном рентгеновском комплексе ComplexRay C6, предназначенном для диагностики тонких пленок и наноструктур. Компьютерное моделирование данных рентгеновской рефлектометрии было проведено с помощью специализированных программ Henke и Release. Проведены оценки величины плотности пленки YSZ после отжига при температуре 550 °С в течение 60 минут. Плотность пленки равна 5,637 г/см³ и составляет промежуточное значение между плотностями Y₂O₃ 5,01 г/см³ и ZrO₂ к 5,68 г/см³. Толщина пленки YSZ после отжига при температуре 550 °С в течение 60 минут оказалась равна 177 нм. При повышении темпе-ратуры до 700-800 °С толщина пленок варьируется от 140 до 200 нм независимо от температуры подложки при времени осаждения 60 минут и частоты лазера 20 Гц. Установлено, что плотность пленок также является различной для всех образцов и находиться между значениями 5.6-6.0 г/см³. Рентгеновская дифракция пленки диоксида циркония, стабилизированного 8 % оксидом иттрия показала присутствие линии моноклинного (2θ = 27,946°) и тетрагонального (2θ = 33,1°, 48,1° и 57,2°) оксида циркония.

Әдебиеттер тізімі

(1) Wang, M.Q., & Huang, H.S. (1999). A full fuel-cycle analysis of energy and emissions impacts of transportation fuels produced from natural gas. Retrieved from www.transportation.anl.gov/pdfs/TA/13.pdf.

(2) Lynd, L.R., Cushman, J.H., Nichols, R.J., & Wyman, C.E. (1991). Fuel ethanol from cellulosic biomass. Science, 25, 1318-1323.

(3) Kordesch, K.V., & Simader, G.R. (1995). Environmental impact of fuel cell technology. Chemical Reviews, 95(1), 191–207.

(4) Park, E.W., Moon, H., Park, M.S., & Hyun, S.H. (2009). Fabrication and characterization of Cu–Ni–YSZ SOFC anodes for direct use of methane via Cu-electroplating. International Journal of Hydrogen Energy, 34, 5537–5545.

(5) Габелков, С.В., Тарасов, Р.В., Полтавцев, Н.С., Логвинков, Д.С., & Миронова, А.Г. (2004). Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония. Вопросы атомной науки и техники, 3.

(6) Кучук, И.С., & Альмяшева, О.В. (2012). Структурные превращения в нанокомпозите ZrO2 - Al2O3 в процессе термической обработки. НАНОСИСТЕМЫ: ФИЗИКА, ХИМИЯ, МАТЕМАТИКА, 3(3), 123-129.

(7) Королёв, П.В., Князев, А.В., Гаврилов, И.Р., Гаврилов, М.Р., & Королёв, А.В. (2012). Рентгеновское и калориметрическое исследование порошковых нанокристаллических систем на основе ZrO2(Y) и Al2O3 со вторым нерастворимым компонентом. Физика твердого тела, 54(2).

(8) Mukai, T., Fujita, T., Tsukui, S., Yoshida, K., Adachi, M., & Goretta, K. (2015). Effect of rate on pulsed laser deposition of yttria-stabilized zirconia electrolyte thin films for SOFCs. Journal of Fuel Cell Science and Technology, 12(3), 31002.