Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания



Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания
Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания
C04B41/4554 - Последующая обработка строительных растворов, бетона, искусственных камней или керамики; обработка природного камня (кондиционирование материалов перед формованием C04B 40/00; нанесение жидких или других текучих материалов на поверхность вообще B05; шлифование или полирование B24; способы и устройства для изготовления и обработки отформованных изделий из глины или других керамических составов, шлака или смесей, содержащих вяжущие вещества B28B 11/00; обработка камня и т.п. материалов B28D; глазури, кроме холодных глазурей, C03C 8/00; составы для травления, поверхностного осветления или декапирования C09K 13/00)

Владельцы патента RU 2718467:

Общества с ограниченной ответсвеностью "СИКЛАБ" (RU)

Изобретение относится к тонкопленочной технологии получения мультиферроиков, а именно к получению наноразмерных пленок феррита висмута, которые обладают свойствами мультиферроика при комнатной температуре, и может быть использовано в производстве устройств записи, хранения и обработки информации, в том числе устройств спинтроники. Сущность способа включает получение пленки феррита висмута на поверхности r-плоскости сапфировой подложки методом молекулярного наслаивания с использованием металлоорганических соединений висмутсодержащего и железосодержащего прекурсоров с последующим отжигом в атмосфере воздуха при температуре 630-670°C в течение 1 часа при нормальном атмосферном давлении. Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии молекулярного наслаивания наноразмерных эпитаксиальных слоев мультиферроика BiFeO3 и улучшении качества получаемых пленок. 1 пр., 3 ил.

 

Изобретение относится к тонкопленочной технологии получения мультиферроиков, а именно получению наноразмерных пленок феррита висмута, которые обладают свойствами мультиферроика при комнатной температуре и может быть использовано в производстве устройств записи, хранения и обработки информации, в том числе устройств спинтроники.

Сущность способа включает получение пленки феррита висмута на поверхности r – плоскости сапфировой подложки методом молекулярного наслаивания с использованием металлоорганических соединений висмутсодержащего и железосодержащего прекурсоров с последующим отжигом в атмосфере воздуха при температуре 630 - 670°C в течении 1 часа при нормальном атмосферном давлении.

Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии молекулярного наслаивания наноразмерных эпитаксиальных слоев мультиферроика BiFeO3 и улучшении совершенства получаемых пленок.

Известен способ получения RU 2616305 где раствор смеси абиетата висмута и абиетата железа в органическом растворителе с концентрацией 0,05-1,5 мг/г в равномольном их соотношении наносят на подложку, например стеклянную, сушат, нагревают до температуры обжига и обжигают при температуре 500-600°С. Абиетаты железа (III) и висмута (III) получают взаимодействием нитратов висмута и железа с абиетиновой кислотой в расплаве.

Недостатками данного способа являются сложность избавления от остаточных примесей продуктов реакции в пленке, сложность получения ультра тонких слоев феррита висмута со свойством ферромагнетика. Плохая адгезия с подложечным материалом.

В работе авторами Zhen-Zheng Jiang et al. (Epitaxial growth of BiFeO3 films on SrRuO3/SrTiO3, Materials Characterization 131 (2017) 217 – 223) использован метод лазерной абляции, именуемый в зарубежной литературе как Pulsed laser deposition (PLD), где получены тонкие пленки феррита висмута на подложке SrTiO3 (001) с буферным слоем SrRuO3.

Недостатками данного способа являются трудоемкая аппаратура для реализации процесса получения, неравномерность толщин получаемых пленок на подложечном материале, неконтролируемость процессом послойного образования наноразмерных пленок BiFeO3.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ авторов Andrew R. Akbashev et. al (A Facile Route for Producing Single-Crystalline Epitaxial Perovskite Oxide Thin Films, Nano Lett. 2014, 14, 44−49). В данной работе сообщается как процесс низковакуумного давления, сопровождаемый несколькими минутами отжига, обеспечивает эпитаксиальные тонкие пленки BiFeO3(001) на подложке SrTiO3(001) при температуре примерно на 450°C ниже, чем у методов осаждения металлорганических соединений из газовой фазы, именуемый в зарубежной литературе как Metalorganic chemical vapour deposition (MOCVD). В работе оспаривается, что метод молекулярного наслаивания именуемый в зарубежное литературе как Atomic Layer Deposition (ALD), не подходит для получения высококачественных химически сложных оксидных пленок на перовскитных подложках.

Недостатком способа является формирование паразитной фазы муллита при температуре обжига до 675°C и селенита при температуре обжига до 740°C при использовании в процессе подложек перовскитной структуры.

Цель настоящего изобретения - получение наноразмерных пленок мультиферроика BiFeO3 высокого качества при температуре обжига до 670°C и без паразитных фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения композиции Bi-Fe-O при молекулярном наслаивании прекурсоров с содержанием атомов Bi и Fe на полированной r–плоскости поверхности сапфировой монокристаллической подложки образует слой BiFeO3 стехиометрического состава. Использование подложки сапфира с r-плоскостью к поверхности (другое обозначение данной кристаллографической плоскости [1-102] (Jie-Jun Wu et al. Journal of Crystal Growth 311 (2009) 4473–4477)) позволяет получить предельно резкую границу пленка-подложка. Требуемая толщина пленки регулируется количеством циклов в процессе молекулярного наслаивания. После полученную структуру помещают в печь и отжигают в атмосфере воздуха при температуре 630-670°C в течение до одного часа. На фигурах 1 и 2 показана полученная кристаллографически упорядоченная структура эпитаксиально наращенной пленки BiFeO3 на подложке r-Al2O3.

Сущность способа включает получение пленки феррита висмута на поверхности r–плоскости сапфировой подложки методом молекулярного наслаивания с использованием металлоорганических соединений висмут содержащегося и железосодержащего прекурсоров с последующим отжигом в атмосфере воздуха при температуре 630 - 670°C в течении до 1 часа при нормальном атмосферном давлении.

Пример конкретного выполнения.

Осаждение проводилось на установке ALD CERAM ML-200. Подготовленные подложки из оксида алюминия помещают в вакуумную камеру. Подложки полированные с одной стороны и имеют r–плоскость к поверхности. Подложки были очищены ацетоном, изопропанолом и высушены потоком высокочистого проточного азота. Предварительный вакуум в камере составляет 10-3 Па. Подложку нагревают до температуры 250°C.

Для получения композиции Bi-Fe-O в качестве прекурсора для Bi используется Bi(mmp)3 трис(1-метокси-2-метил-2-пропокси) висмут, контейнер с которым нагревают до температуры 140°C. В качестве железосодержащего прекурсора используют ферроцен (Fe(C5H5)2, контейнер с которым нагревают до температуры 90°C. В промежутке между напуском прекурсора в камеру подается озон в течении 5 сек. Далее производится продувка газом носителем N2 чистотой 99,999%. Отношение между временами действия соответствующих импульсов держат в промежутке NFe:NBi ≈ 5:3. Впускные газопроводы, транспортирующие прекурсоры, находятся под температурой 150°C. В совокупности было осуществлено 220 циклов молекулярного наслаивания. Далее после окончания процесса образцы оставляют в камере до охлаждения. После вытаскиваем и кладем в печь для обжига при температуре 650оС. Время обжига составляет 60 мин.

На фигуре 1 показан скол структуры BiFeO3/r-Al2O3, изображение получено просвечивающей электронной микроскопией.

На фигуре 2 показан скол структуры BiFeO3/r-Al2O3 в более увеличенном масштабе участка границы раздела пленка-подложка фигуры 1.

На фигуре 3 показана электронограмма от пленки BiFeO3, полученная на поверхности подложки r-Al2O3. Из фигуры 3 видно, что рефлексы проявляются в ромбоэдрической R3c фазе.

Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания из источников металлоорганических соединений висмута и железа, отличающийся тем, что в качестве подложечного материала используют сапфировую подложку с r-плоскостью к поверхности, на которую наращивается фаза феррита висмута с последующим отжигом полученной структуры при температуре 635-670°C в течение 1 часа при нормальном атмосферном давлении.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к отделке пленок из аминопластовой смолы, которые применяются для покрытия древесно-стружечных плит и образуют износостойкую, легко очищаемую и гидрофобную поверхность.

Изобретение относится к нанесению покрытий на металлическую поверхность. Предложена композиция для нанесения на металлическую подложку, содержащая золь-гель и ингибитор коррозии, содержащий соединение азола в концентрации от 0,01 г/литр золь-гель композиции до 1 г/литр золь-гель композиции.

Изобретение относится к нанесению покрытий на металлическую поверхность. Предложена композиция для нанесения на металлическую подложку, содержащая золь-гель и ингибитор коррозии, содержащий соединение азола в концентрации от 0,01 г/литр золь-гель композиции до 1 г/литр золь-гель композиции.

Изобретение относится к области получения металл-алмазного покрытия химическим или электрохимическим осаждением из раствора или электролита соответственно. Композиционное металл-алмазное покрытие, выполненное в виде образованной на поверхности изделия металлической пленки, содержит два слоя с диспергированными в них частицами синтетического углеродного алмазосодержащего вещества.

Изобретение относится к способу изготовления емкости (1) для тепловой кулинарной обработки пищевых продуктов, который содержит следующие этапы: изготовление чаши (10), имеющей алюминиевую внешнюю поверхность (11) и внутреннюю поверхность (12); выполнение анодирования по меньшей мере внешней поверхности (11) чаши (10); выполнение золь-гель покрытия на анодированной внешней поверхности (11).

Изобретение относится к способам получения покрытий из нанокомпозиционных материалов химическим осаждением из газовой фазы, в частности к способу формирования на подложке нанокомпозиционного покрытия, состоящего из матрицы диоксида кремния с равномерно распределенными в ней наночастицами дисульфида молибдена.

Изобретение относится к нанесению покрытий на металлические поверхности. Способ включает стадии: I.

Изобретение относится к нанесению покрытий на металлические поверхности. Способ включает стадии: I.

Изобретение относится к двухкомпонентной композиции для получения стекловидного покрытия, способу ее получения и применению. Первый компонент композиция содержит смесь силанов формулы R1n-Si-(OR2)4-n (I), в которой R1 выбирают из замещенного и незамещенного алкила, замещенного и незамещенного циклоалкила, замещенного и незамещенного гетероциклоалкила, замещенного и незамещенного арила, замещенного и незамещенного гетероарила, замещенной и незамещенной алкилтиогруппы, замещенной и незамещенной алкиламиногруппы, замещенного и незамещенного перфторалкила и замещенного и незамещенного галогеналкила, и R1 имеет 1-15 атомов углерода, R2 представляет С1-С3-алкил, n=0-4, и молярное количество «n» при этом 0,54≤n≤0,80.

Изобретение относится к двухкомпонентной композиции для получения стекловидного покрытия, способу ее получения и применению. Первый компонент композиция содержит смесь силанов формулы R1n-Si-(OR2)4-n (I), в которой R1 выбирают из замещенного и незамещенного алкила, замещенного и незамещенного циклоалкила, замещенного и незамещенного гетероциклоалкила, замещенного и незамещенного арила, замещенного и незамещенного гетероарила, замещенной и незамещенной алкилтиогруппы, замещенной и незамещенной алкиламиногруппы, замещенного и незамещенного перфторалкила и замещенного и незамещенного галогеналкила, и R1 имеет 1-15 атомов углерода, R2 представляет С1-С3-алкил, n=0-4, и молярное количество «n» при этом 0,54≤n≤0,80.

Изобретение относится к способам защиты углеродсодержащих материалов от окисления и касается защиты от окисления крупногабаритных изделий. Согласно способу заготовку из пористого углеродсодержащего композиционного материала подвергают предварительному силицированию жидкофазным методом при нагреве до 1650-1750°С при давлении в реакторе 600-760 мм рт.ст.

Изобретение относится к способу изготовления компонента газотурбинного двигателя, в частности лопатки газотурбинного двигателя. Способ включает пакетирование множества слоев композиционного керамического материала (СМС) вдоль металлического сердечника для образования пакета CMC-слоев, причем смежные краевые поверхности указанных слоев определяют внешнюю поверхность; аддитивное осаждение керамического материала в виде валика только на выбранные участки внешней поверхности для связывания вместе по меньшей мере некоторых из слоев на их соответствующих краевых поверхностях и осаждение верхнего слоя на внешней поверхности поверх валика.

Настоящим изобретением предлагается способ изготовления детали из композиционного материала, предусматривающий формирование волокнистой структуры из огнеупорных волокон, укладку волокнистой структуры в пресс-форму поверх элемента из пористого материала, установленного в нижней части пресс-формы в камере пропитки.

Изобретение относится к композиции защитного и истираемого покрытия для нанесения на ролики и, более конкретно, к роликам конвейера для перемещения металлических листов, содержащим истираемое покрытие для применения при высоких температурах, к способу изготовления таких роликов и к их применению.

Группа изобретений относится к области термозащитных и антиокислительных покрытий и может быть использована для повышения химической инертности и температуры эксплуатации изделий, используемых в авиакосмической промышленности, топливо-энергетическом комплексе, в химической промышленности и др.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству крупногабаритных керамических кварцевых тиглей для плавления и выращивания монокристаллов германия, применяемого в полупроводниковой промышленности.

Изобретение относится к ламинатам «подложка-керамика», функциональным слоем которых является керамика, и касается детали с функциональной поверхностью и ее применения.

Изобретение относится к технологии создания ультравысокотемпературо- и окислительностойких углерод-углеродных волокнистых композиционных материалов, применяемых в конструкциях при создании деталей летательных аппаратов, эксплуатируемых в экстремальных условиях.

Изобретение относится к защите элементов, изготовленных из тугоплавких композиционных материалов, содержащих кремний, в частности SiC с армированием волокнами. Элементы представляют собой горячие части газовых турбин, такие как стенки камеры сгорания, или кольца газовых турбин, или турбинные сопла, или турбинные лопатки для авиационных двигателей или промышленных турбин.
Глазурь // 2642608
Изобретение относится к технологии силикатов, в частности к составам глазурей, которые могут быть использованы для нанесения на изделия из фаянса, майолики. Глазурь содержит, мас.

Изобретение относится к способу и устройству для нанесения покрытия на фильтровальную основу. Способ содержит множество каналов, где каждый канал имеет открытый конец и закрытый конец.

Изобретение относится к тонкопленочной технологии получения мультиферроиков, а именно к получению наноразмерных пленок феррита висмута, которые обладают свойствами мультиферроика при комнатной температуре, и может быть использовано в производстве устройств записи, хранения и обработки информации, в том числе устройств спинтроники. Сущность способа включает получение пленки феррита висмута на поверхности r-плоскости сапфировой подложки методом молекулярного наслаивания с использованием металлоорганических соединений висмутсодержащего и железосодержащего прекурсоров с последующим отжигом в атмосфере воздуха при температуре 630-670°C в течение 1 часа при нормальном атмосферном давлении. Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии молекулярного наслаивания наноразмерных эпитаксиальных слоев мультиферроика BiFeO3 и улучшении качества получаемых пленок. 1 пр., 3 ил.

Наверх