Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0212U006858, 0110U005740 , Науково-дослідна робота Назва роботи Розробка фізичних основ процесу газофазного синтезу легованих азотом електропровідних наноструктурних алмазних матеріалів Назва етапу роботи Керівник роботи Стрельницький Володимир Євгенійович, Доктор фізико-математичних наук Дата реєстрації 19-07-2012 Організація виконавець Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут" НАН України Опис етапу Звіт про НДР: 46 с.,18 рис., 3 табл., 20 посилань. Об'єкт дослідження - метод газофазного хімічного осадження наноструктурних алмазних покриттів, легованих азотом. Мета роботи - дослідження впливу концентрації азоту у складі газової суміші при синтезі в плазмі тліючого розряду на кінетику формування та структуру алмазних плівок. Метод дослідження - експериментальне вивчення впливу параметрів процесу синтезу алмазних покриттів на швидкість зростання їх товщини та на їх структуру з використанням гравіметричного методу, методу скануючої електронної мікроскопії та рентгенівської дифрактометрії. Проведено дослідження впливу складу газової фази, що містить суміш CH4 та H2 з додаванням до неї Ar та N2, на кінетику формування та структуру алмазних плівкових матеріалів, синтезованих в плазмі тліючого розряду. Встановлено, що швидкість зростання товщини наноструктурних алмазних покриттів при збільшенні концентрації азоту в діапазоні 6-38 % (за рахунок відповідного зменшення концентрації водню) зростає приблизно за лінійним законом. Збільшення концентрації аргону в газовій суміші за рахунок відповідного зменшення концентрації водню призводить до зменшення швидкості зростання товщини алмазних покриттів. Енергія активації росту алмазних плівок в дослідженому діапазоні температури 820 - 960 оС при їх синтезі із газової суміші, до складу якої входять 60 % Ar, 19 % N2, 2,1 % CH4, решта - водень, має величину приблизно 26 ккал/моль до температури росту нижче 900 оС, а при вищій температурі становить приблизно 11 ккал/моль. Рентгеноструктурний аналіз у поєднанні з електронно-мікроскопічними дослідженнями засвідчив, що зі збільшенням концентрації азоту зміни у структурі та розмірах структурних елементів алмазних плівок відбуваються немонотонно. Введення до складу газової суміші азоту в інтервалі концентрацій (6-20) % призводить до зсуву області формування нанокристалічної структури в алмазних плівках в бік більшого вмісту метану і до зростання розмірів областей когерентного розсіювання (ОКР) з 20 до 25 нм. При подальшому збільшенні вмісту азоту структурні елементи подрібнюються, приймають подовжену голчату форму, а середній розмір ОКР зменшується до 10 нм. Об'ємний вміст алмазної фази в усіх отриманих плівках за даними рентгеноструктурного аналізу суттєво не відрізняється. Значення параметру кристалічної гратки алмазу в плівках знаходиться в інтервалі (0,3545-0,3557) нм, що трохи нижче табличної величини для природного алмазу (а = 0,3567 нм). У процесі осадження в плівках формується текстура з переважною орієнтацією кристалітів алмазу напрямком <110> уздовж нормалі до поверхні підкладки. Підвищення вмісту аргону у складі газової суміші призводить до подрібнення кристалітів алмазу в плівках, формування більш дефектної структури та до посилення текстури. Проведені дослідження показали, що при синтезі в плазмі тліючого розряду і в разі добавок в газову фазу азоту зберігається притаманна цьому методу особливість щодо меншої концентрації аргону, необхідної для формування наноструктурних алмазних плівок. Це дозволило вивчити вплив концентрації азоту в широкому інтервалі її змін на формування наноструктурних алмазних плівок не за рахунок зменшення концентрації аргону, як у переважній більшості інших досліджень, а за рахунок зменшення кількості водню. Результати цих досліджень свідчать , що азот і водень можуть бути конкурентами в процесах, відповідальних за швидкість росту алмазного покриття та формування їх наноструктури. Прогнозні припущення щодо розвитку об'єкта дослідження - розробка фізичних основ процесу синтезу легованих азотом електропровідних наноструктурних алмазних покриттів. Опис продукції Наноструктурні електропровідні алмазні матеріали становлять винятковий інтерес для застосування як електродний матеріал. Алмазні електроди мають найбільше вікно потенціалів у розчинах електролітів, що досягає більш 3 В, і мають надзвичайно низький і стабільний фоновий струм, що не перевищує десятих часток мка.см-2. Перераховані властивості наноструктурних електропровідних алмазних матеріалів визначають надзвичайну перспективність їх використання при створенні аналітичних приладів для визначення вкрай малих концентрацій органічних і неорганічних речовин у розчинах, а також інших приладів і устаткування, наприклад, для приладів моніторингу забруднення навколишнього середовища, очищення стічних вод і високотоксичних органічних і неорганічних відходів різних виробництв. Автори роботи Бородін Олег Вікторович Василенко Руслан Леонідович Воєводін Віктор Миколайович Волков Юрій Якович Грицина Василь Васильович Дудник Станіслав Федорович Залеський Дмитро Юрійович Комар Анатолій Анатолійович Кошевий Костянтин Іванович Луценко Валентин Дмітрович Опалев Олег Анатолійович Перепьолкін Сергій Степанович Решетняк Олена Миколаївна Стрельницький Володимир Євгенійович Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити