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

  • Р. Е. Бейсенов Физико -технический институт
  • А. Г. Умирзаков Физико -технический институт
  • А. Л. Мереке Физико -технический институт
  • Б. Ж. Сеитов Казахстанско-Британский Технический Университет
  • Н. Б. Бейсенханов Казахстанско-Британский Технический Университет
  • К. Х. Нусупов Физико -технический институт, Казахстанско-Британский Технический Университет
Ключевые слова: диоксид циркония, оксид иттрия, осаждение, тонкие пленки, рентгеновская рефлектометрия.

Аннотация

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 ОС, 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 рентгенов-ской 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 температуры до 700-800 ОС толщина пленок варьируется от 140 до 200 нм не зависимо 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 ит-трия показала присутствие линии моноклинного (2θ=27,946°) и тетрагонального (2θ=33,1°, 48,1° и 57,2°) оксида циркония.

Литература

1 Wang MQ, Huang HS: A full fuel-cycle analysis of energy and emissions impacts of transportation fuels produced from natural gas. 1999. www.transportation.anl.gov/pdfs/TA/13.pdf.
2 Lynd LR, Cushman JH, Nichols RJ, Wyman CE: Fuel ethanol from cellulosic biomass // Science. – 1991. 25. Р1318-1323.
3 Kordesch KV, Simader GR: Environmental impact of fuel cell technology. Chem Rev 1995, 95(1). Р191–207.
4 Eon Woo Park, Hwan Moon, Moon-soo Park, Sang Hoon Hyun Fabrication and characterization of Cu–Ni–YSZ SOFC anodes for direct use of methane via Cu-electroplating, International journal of hydrogen energy 34 (2009), 5537–5545.
5 Фазовые превращения при нанокри-сталлизации аморфного оксида циркония. С.В. Габелков, Р.В. Тарасов, Н.С. Полтавцев, Д.С. Логвинков, А.Г. Миронова: Вопросы атомной науки и техники. 2004. № 3
6 Структурные превращения в нано-композите ZrO2 - Al2O3 В процессе термиче-ской обработки И. С. Кучук, О. В. Альмяшева: НАНОСИСТЕМЫ: ФИЗИКА, ХИМИЯ, МА-ТЕМАТИКА, 2012, 3 (3), С. 123-129
7 Рентгеновское и калориметрическое исследование порошковых нанокристалличе-ских систем на основе ZrO2(Y) и Al2O3 со вторым нерастворимым компонентом © П.В. Королёв 1, А.В. Князев 2, И.Р. Гаврилов 1, М.Р. Гаврилов 1, А.В. Королёв 1: Физика твер-дого тела. 2012. том 54. вып. 2.
8 Mukai, T ; Fujita, T ; Tsukui, S ; Yoshida, K ; Adachi, M ; Goretta, K Mukai, T Effect of Rate on Pulsed Laser Deposition of Yttria-Stabilized Zirconia Electrolyte Thin Films for SOFCs // Journal of fuel cell science and technology, -2015. -V12, I3 -P.31002
Опубликован
2017-12-28
Раздел
Статьи