Везде

ОХНМЖурнал неорганической химии Russian Journal of Inorganic Chemistry

  • ISSN (Print) 0044-457X
  • ISSN (Online) 3034-560X

ХАРАКТЕРИСТИКИ РОСТА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК Ti–Sc–O, СИНТЕЗИРОВАННЫХ МЕТОДОМ АТОМНО-СЛОЕВОГО ОСАЖДЕНИЯ

Вы можете
Код статьи
S3034560X25090115-1
DOI
10.7868/S3034560X25090115
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Петухова Д.Е.
  • Аффилиация: Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН
Корольков И.В.
  • Аффилиация: Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН
Сараев А.А.
  • Аффилиация: Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Лебедев М.С.
  • Аффилиация: Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН
Том/ Выпуск
Том 70 / Номер выпуска 9
Страницы
1188-1200
Аннотация
Тонкие пленки Ti–Sc–O синтезированы при 300°C методом атомно-слоевого осаждения (АСО) посредством чередования циклов с реагентами TiCl, Sc(MeСp) и HO. Путем варьирования соотношения циклов получены материалы с отношением [Sc]/([Ti] + [Sc]) = 13, 25, 44, 64, 82%. Пленки охарактеризованы методами эллипсометрии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Рост пленок реализуется в пределах “температурного окна” АСО и является поверхностно-ингибированным. Подтверждено преобладание состояний Ti и Sc в составе оксидных материалов. Низкие концентрации Sc (до [Sc]/([Ti] + [Sc]) = 25%) подавляют формирование фазы анатаза, наблюдаемой для индивидуального TiO. В диапазоне [Sc]/([Ti] + [Sc]) = 44–100% образуются материалы с кубической решеткой: с увеличением содержания скандия происходит переход от разупорядоченного флюорита ScTiO к твердому раствору на основе кубического ScO. Показатель преломления (), коэффициент поглощения () и ширина запрещенной зоны пленок Ti–Sc–O хорошо описываются в рамках модели с резким краем поглощения и варьируют между характеристиками TiO и ScO в зависимости от состава, что актуально для прикладных задач оптики, фотоники, солнечной энергетики и фотокатализа.
Ключевые слова
атомно-слоевое осаждение тонкие пленки эллипсометрия рентгеновская дифракция рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
Дата публикации
01.09.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
37

Библиография

  1. 1. Trubelja M.F., Stubican V.S. // J. Am. Ceram. Soc. 1991. V. 74. № 10. P. 2489. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1991.tb06790.x
  2. 2. Zaslavskii A.M., Zverin A.V., Melnikov A.V. // Phys. Status Solidi A. 1992. V. 130. № 1. P. 109. https://doi.org/10.1002/pssa.2211300113
  3. 3. Shlyakhtina A.V., Belov D.A., Stefanovich S.Yu. et al. // Mater. Res. Bull. 2011. V. 46. P. 512. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2011.01.001
  4. 4. Park M.H., Lee D.H., Yang K. et al. // J. Mater. Chem. C. 2020. V. 8. P. 10526. https://doi.org/10.1039/D0TC01695K
  5. 5. Шляхтина А.В. // Кристаллография. 2013. Т. 58. № 4. С. 545.
  6. 6. Keller K., Khramenkova E.V., Slabov V. et al. // Coatings. 2019. V. 9. № 2. P. 78. https://doi.org/10.3390/coatings9020078
  7. 7. Kozhevnikova N.S., Ulyanova E.S., Shalaeva E.V. et al. // J. Mol. Liq. 2019. V. 284. P. 29. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.03.163
  8. 8. Tomiyama K., Kobayashi Y., Tsuda M., Higuchi T. // Jpn. J. Appl. Phys. 2011. V. 50. № 6R. P. 065502. https://doi.org/10.1143/JJAP.50.065502
  9. 9. Ляшенко Л.П., Щербакова Л.Г., Белов Д.А., Кнотько А.В. // Неорган. материалы. 2009. Т. 45. № 5. С. 599.
  10. 10. Muñoz I.C., Brown F., Durán-Muñoz H. et al. // Appl. Radiat. Isot. 2014. V. 90. P. 58. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2014.03.011
  11. 11. Zhang J., Patel M.K., Wang Y.Q. et al. // J. Nucl. Mater. 2015. V. 459. P. 265. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.01.057
  12. 12. Cavalheiro A.A., Bruno J.C., Saeki M.J. et al. // J. Mater. Sci. 2008. V. 43. P. 602. https://doi.org/10.1007/s10853-007-1743-2
  13. 13. Bian L., Song M., Zhou T. et al. // J. Rare Earths. 2009. V. 27. № 3. P. 461. https://doi.org/10.1016/S1002-0721 (08)60270-7
  14. 14. Zhang D.R., Liu H.L., Han Sh.Y., Piao W.X. // J. Ind. Eng. Chem. 2013. V.19. P.1838. http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2013.02.029
  15. 15. Shang Q.-H., Liu J.-N., Lang W.-Zh. et al. // Ind. Eng. Chem. Res. 2021. V. 60. P. 12811. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.1c01568
  16. 16. Ляшенко Л.П., Колбанев И.В., Щербакова Л.Г. и др. // Неорган. материалы. 2004. Т. 40. № 8. С. 955.
  17. 17. Ляшенко Л.П., Щербакова Л.Г., Кулик Э.С. и др. // Неорган. материалы. 2015. Т. 51. № 2. С. 199.
  18. 18. Ляшенко Л.П., Щербакова Л.Г., Карелин А.И. и др. // Неорган. материалы. 2016. Т. 52. № 5. С. 530.
  19. 19. Shafi Sh.P., Hernden B.C., Cranswick L.M.D. et al. // Inorg. Chem. 2012. V. 51. P. 1269. https://doi.org/10.1021/ic201034x
  20. 20. Kolitsch U., Tillimans E. // Acta Crystallogr. Sect. E. 2003. V. 59. P. i36. http://dx.doi.org/10.1107/S1600536803003544
  21. 21. Bai H., He P., Chen J. et al. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 401. P. 218. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.01.019
  22. 22. Zenou V.Y., Bakardjieva S. // Mater. Charact. 2018. V. 144. P. 287. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2018.07.022
  23. 23. Latini A., Cavallo C., Aldibaja F. K. et al. // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. № 48. P. 25276. https://doi.org/10.1021/jp409813c
  24. 24. Hirano M., Date K. // J. Am. Ceram. Soc. 2005. V. 88. P. 2604. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00447.x
  25. 25. Kawamura K., Sekine M., Nishioka D. et al. // J. Phys. Soc. Jpn. 2019. V. 88. ID 054711. https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.054711
  26. 26. Кольцов С.И., Алесковский В.Б. // Журн. прикл. химии. 1967. Т. 40. № 4. С. 907.
  27. 27. Кольцов С.И. // Журн. прикл. химии. 1969. Т. 42. № 5. С. 1023.
  28. 28. Свешникова Г.В., Кольцов С.И., Алесковский В.Б. // Журн. прикл. химии. 1970. Т. 43. № 2. С. 430.
  29. 29. Malygin A.A., Drozd V.E., Malkov A.A., Smirnov V.M. // Chem. Vap. Deposition. 2015. V. 21. P. 216. https://doi.org/10.1002/cvde.201502013
  30. 30. Соснов Е.А., Малков А.А., Малыгин А.А. // Журн. прикл. химии. 2021. Т. 94. № 8. С. 967.
  31. 31. Li J., Chai G., Wang X. // Int. J. Extrem. Manuf. 2023. V. 5. № 3. P. 032003. https://doi.org/10.1088/2631-7990/acd88e
  32. 32. Mackus A.J.M., Schneider J.R., MacIsaac C. et al. // Chem. Mater. 2019. V 31. № 4. P. 1142. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b02878
  33. 33. Oke J.A., Jen T.-C. // J. Mater. Res. Technol. 2022. V. 21. P. 2481. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.10.064
  34. 34. Xu H., Akbari M.K., Kumar S. et al. // Sens. Actuators, B. Chem. 2021. V. 331. P. 129403. https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.129403
  35. 35. Lebedev M.S., Kruchinin V.N., Afonin M.Yu. et al. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 478. P. 690. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.01.288
  36. 36. Han J.H., Nyns L., Delabie A. et al. // Chem. Mater. 2014. V. 26. № 3. P. 1404. https://doi.org/10.1021/cm403390j
  37. 37. Nyns L., Lisoni J.G., Bosch G.V. den et al. // Phys. Status Solidi A. 2013. V. 211. P. 409. https://doi.org/10.1002/pssa.201330080
  38. 38. Haukka S., Lakomaa E.L., Jylha O. et al. // Langmuir. 1993. V. 9. № 12. P. 3497. https://doi.org/10.1021/la00036a026
  39. 39. Cheng H.-E., Chen C.-C. // J. Electrochem. Soc. 2008. V. 155. P. D604. https://doi.org/10.1149/1.2952659
  40. 40. Хижняк Е.А., Шаяпов В.Р., Корольков И.В. и др. // Журн. структур. химии. 2025. Т. 66. № 2. С. 140578.
  41. 41. Lakomaa E.-L., Haukka S., Suntola T. // Appl. Surf. Sci. 1992. V. 60–61. P. 742. https://doi.org/10.1016/0169-4332 (92)90506-S
  42. 42. Haukka S., Lakomaa E.-L., Suntola T. // Thin Solid Films. 1993. V. 225. P. 280. https://doi.org/10.1016/0040-6090 (93)90170-T
  43. 43. Ritala M., Leskelä M., Nykänen E. et al. // Thin Solid Films. 1993. V. 225. P. 288. https://doi.org/10.1016/0040-6090 (93)90172-L
  44. 44. Aarik J., Aidla A., Mändar H. et al. // Appl. Surf. Sci. 2001. V. 172. P. 148. https://doi.org/10.1016/S0169-4332 (00)00842-4
  45. 45. Finnie K.S., Triani G., Short K.T. et al. // Thin Solid Films. 2003. V. 440. № 1. P. 109. https://doi.org/10.1016/S0040-6090 (03)00818-6
  46. 46. Mitchell D.R.G., Attard D.J., Triani G. // Thin Solid Films. 2003. V. 441. № 1. P. 85. https://doi.org/10.1016/S0040-6090 (03)00877-0
  47. 47. Chiappim W., Testoni G.E., Lima J.S.B. et al. // Braz. J. Phys. 2016. V. 46. P. 56. https://doi.org/10.1007/s13538-015-0383-2
  48. 48. Plakhotnyuk M.M., Schüler N., Shkodin E. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 2017. V. 56. № 8S2. ID 08MA11. https://doi.org/10.7567/JJAP.56.08MA11
  49. 49. Atuchin V.V., Lebedev M.S., Korolkov I.V. et al. // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2019. V. 30. № 1. P. 812. https://doi.org/10.1007/s10854-018-0351-z
  50. 50. Aarik J., Aidla A., Kiisler A.-A. et al. // Thin Solid Films. 1997. V. 305. № 1. P. 270. https://doi.org/10.1016/S0040-6090 (97)00135-1
  51. 51. Петухова Д.Е., Викулова Е.С., Корольков И.В. и др. // Журн. структур. химии. 2023. Т. 64. № 3. С. 107605.
  52. 52. Hansen P.-A., Fjellvåg H., Finstad T. G. et al. // J. Vac. Sci. Technol., A. 2015. V. 34. № 1. P. 01A130. https://doi.org/10.1116/1.4936389
  53. 53. Aaltonen T., Alnes M., Nilsen O. et al. // J. Mater. Chem. 2010. V. 20. № 14. P. 2877. https://doi.org/10.1039/B923490J
  54. 54. Kern W. Overview and Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology. In: Handbook of Silicon Wafer Cleaning Technology (Third Edition) / Eds. Reinhardt K.A., Kern W. William Andrew Publishing, 2018. P. 3–85. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-51084-4.00001-0
  55. 55. Blom R., Hammel A., Haaland A. et al. // J. Organomet. Chem. 1993. V. 462. № 1. P. 131. https://doi.org/10.1016/0022-328X (93)83350-5
  56. 56. Humlíček J. Polarized Light and Ellipsometry. In: Handbook of Ellipsometry / Eds. Tompkins H.G., Irene E.A. Norwich, N.-Y.: William Andrew Publishing, 2005. P. 91.
  57. 57. Holmes D.A. // Appl. Opt. 1967. V. 6. № 1. P. 168. https://doi.org/10.1364/AO.6.000168
  58. 58. Collins R.W., Ferlauto A.S. Optical Physics of Materials. In: Handbook of Ellipsometry / Eds. Tompkins H.G., Irene E.A. Norwich, N.-Y.: William Andrew Publishing, 2005. Р. 93–235.
  59. 59. Jellison G.E. Data Analysis for Spectroscopic Ellipsometry. In: Handbook of Ellipsometry / Eds. Tompkins H.G., Irene E.A. Norwich, N.-Y.: William Andrew Publishing, 2005. P. 96.
  60. 60. Jellison G.E. Jr., Modine F.A. // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 69. P. 3. https://doi.org/10.1063/1.118064
  61. 61. Chen H., Shen W.Z. // Eur. Phys. J., B. 2005. V. 43. P. 7. https://doi.org/10.1140/epjb/e2005-00083-9
  62. 62. Powder Diffraction File, release 2022, International Centre for Diffraction Data, Pennsylvania, USA.
  63. 63. Лучинский Г.П. // Журн. физ. химии. 1966. Т. 40. С. 593.
  64. 64. Петухова Д.Е., Сартакова А.В., Сухих Т.С. и др. // Журн. структур. химии. 2023. Т. 64. № 12. P. 123233.
  65. 65. Nazarov D., Kozlova L., Rudakova A. et al. // Coatings. 2023. V. 13. P. 960. https://doi.org/10.3390/coatings13050960
  66. 66. Puurunen R.L. // J. Appl. Phys. 2005. V. 97. № 12. P. 121301. https://doi.org/10.1063/1.1940727
  67. 67. Han J.H., Nyns L., Delabie A. et al. // Chem. Mater. 2014. V. 26. № 3. P. 1404. https://doi.org/10.1021/cm403390j
  68. 68. Ghosh M.K., Choi C.H. // Chem. Phys. Lett. 2008. V. 457. № 1. P. 69. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2008.03.053
  69. 69. Hu Z., Turner H. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. № 16. P. 8337. https://doi.org/10.1021/jp060367b
  70. 70. Максумова А.М., Абдулагатов И.М., Палчаев Д.К. и др. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96. C. 1490.
  71. 71. Максумова А.М., Бодалев И.С., Абдулагатов И.М. и др. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 1. С. 110.
  72. 72. Sikervar V. Scandium(III) Chloride. In Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis / John Wiley & Sons Ltd., New York, 2001. https://doi.org/10.1002/047084289X.rn02386
  73. 73. Klesko J.P., Rahman R., Dangerfield A. et al. // Chem. Mater. 2018. V. 30. № 3. P. 970. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b04790
  74. 74. Luan Z., Maes E.M., Heide P.A.W., Zhao D. et al. // Chem. Mater. 1999. V. 11. № 12. P. 3680. https://doi.org/10.1021/cm9905141
  75. 75. Hasegawa Y., Ayame A. // Catal. Today. 2001. V. 71. № 1. P. 177. https://doi.org/10.1016/S0920-5861 (01)00428-X
  76. 76. Moulder J.F. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy: A Reference Book of Standard Spectra for Identification and Interpretation of XPS Data. Physical Electronics Division / Perkin-Elmer Corporation, Eden Prairie, 1992. P. 261.
  77. 77. Иоффе М.С., Моравская Т.М., Ляшенко Л.П. и др. // Журн. структур. химии. 1980. Т. 21. № 2. С. 63.
  78. 78. Rich B.B., Etinger-Geller Y., Ciatto G. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2021. V. 23. P. 6600. https://doi.org/10.1039/D1CP00341K
  79. 79. Biesinger M.C., Lau L.W.M., Gerson A.R. et al. // Appl. Surf. Sci. 2010. V. 257. № 3. P. 887. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.07.086
  80. 80. Chen S., Xie K., Dong D. et al. // J. Power Sources. 2015. V. 274. P. 718. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.10.103
  81. 81. Kaichev V.V., Ivanova E.V., Zamoryanskaya M.V. et al. // Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2013. V. 64. № 1. P. 10302. https://doi.org/10.1051/epjap/2013130005
  82. 82. Каичев В.В., Дубинин Ю.В., Смирнова Т.П. и др. // Журн. структур. химии. 2011. Т. 52. № 3. С. 495.
  83. 83. Kyeremateng N.A., Vacandio F., Sougrati M.-T. et al. // J. Power Sources. 2013. V. 224. P. 269. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.09.104
  84. 84. Галахов Ф.Я. Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов / Справочник. Л.: Наука, 1987. 287 с.
  85. 85. Kang Y.S., Zhang D.R. // Int. J. Nanosci. V. 5. 2006. № 2–3. P. 351. https://doi.org/10.1142/S0219581X06004462
  86. 86. Putkonen M., Nieminen M., Niinistö J. et al. // Chem. Mater. 2001. V. 13. № 12. P. 4701. https://doi.org/10.1021/cm011138z
  87. 87. Petukhova D.E., Kichay V.N., Lebedev M.S. // IEEE 24th International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). 2023. P. 40.
  88. 88. Швец В.А., Кручинин В.Н., Гриценко В.А. // Опт. спектроскопия. 2017. Т. 123. № 5. С. 728.
  89. 89. Belosludtsev A., Juškevičius K., Ceizaris L. et al. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 427. P. 312. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.08.068
  90. 90. Liu M., Zhang L.D., He G. et al. // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. P. 024102. https://doi.org/10.1063/1.3462467
  91. 91. Lebedev M.S., Kruchinin V.N., Lebedeva M.I. et al. // Thin Solid Films. 2017. V. 642. P. 103. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2017.09.014
  92. 92. Etafa Tasisa Y., Kumar Sarma T., Krishnaraj R. et al. // Results Chem. 2024. V. 11. P. 101850. https://doi.org/10.1016/j.rechem.2024.101850
  93. 93. Doyan A., Susilawati, Mahardika I.K. et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2022. V. 2165. P. 012009. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2165/1/012009
  94. 94. Liu G., Jin Y., He H. et al. // Thin Solid Films. 2010. V. 518. № 10. P. 2920. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2009.11.004
  95. 95. Xiong K., Zheng Q., Cheng Z. et al. // Eur. Phys. J., B. 2020. V. 93. № 201. P. 201. https://doi.org/10.1140/epjb/e2020-10368-x
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека