Одной из общих проблем получения кристаллических пленочных структур является подбор подложки. Подложка является активным элементом системы, образуя механическую и химическую связи с формируемой структурой, участвуя в диффузионном массообмене, что во многом определяет рельеф и дефектность пленки. Среди предъявляемых к ней требований в число основных входит прочность соединения с пленкой при одновременном сохранении выраженной фазовой границы. В некоторых случаях ввиду интенсивного взаимодействия пленки с подложкой используют наращивание буферного слоя [1]. Этот слой, однако, в свою очередь должен представлять собой пленку хорошего качества и обеспечивать требования, предъявляемые к подложкам. Обычно он имеет сложный состав. В настоящей работе предлагается иной подход к технологии изготовлении оксидных поликристаллических пленок и покрытий - неэпитаксиальное выращивание [2]. Суть его заключается в том, что на подложку наносится слой одного из компонентов исходной реакционной системы, образующей пленку требуемого состава. Это - компонент, на основе кристаллической решетки которого формируется конечный продукт взаимодействия. В контакт с ним приводится либо смесь недостающих компонентов, либо их соединение и осуществляется химическая реакция. Преимущество такого способа выращивания пленок заключается в относительной независимости от материала подложки, возможности получения однородной пленки большой площади, воспроизводимости, технологической доступности. К недостаткам следует отнести вероятное образование по толщине пленки слоев других фаз, существующих в многокомпонентной системе, необходимость высокотемпературного обжига. Указанным способом получены пленки YBa₂Cu₃O_7-x на подложках монокристаллического галлий-гадолиниевого граната Ga₃Gd₅O₁₂ (ГГГ) и монокристаллических пленках железо-иттриевого граната Y₃Fe₅O₁₂ (ЖИГ) с ориентацией в плоскостях [111], [110]. На подложки с помощью ионно-лучевого напыления в атмосфере кислорода по методике, описанной в [3], наносился слой Y₂O₃ толщиной до 0.5 мкм. Далее образцы приводились в контакт с прессованным порошком соединения BaCuO₂, предварительно синтезированного из BaCO₃ и CuO, прижимное давление составляло около 50 Г/см² [4]. Затем они подвергались термообработке на воздухе в течение различного времени (5-120 мин) в температурном диапазоне 900-1000^o C в условиях быстрого нагрева и охлаждения вместе с печью либо помещались в уже нагретую печь и после обжига закаливались. Полученные образцы исследовались с помощью рентгенофазового анализа в CoK_alpha-излучении, а также с помощью оптического микроскопа. [!b] [width=]23108.eps Рентгенограммы пленок YBa₂Cu₃O_7-x, полученных при температурах 980 ( а) и 950^o C ( б). *Результаты и обсуждение В системе Y₂O₃-BaO-CuO существует ряд эвтектик, самая низкоплавкая из которых имеет температуру 890^o C [5]. Это значит, что в исследованном интервале температур реакция протекает в присутствии жидкой фазы. Пленки YBa₂Cu₃O_7-x, полученные при температурах 980, 1000^o C, в отличие от синтезированных при более низких температурах были текстурированы по оси c (см. рисунок, a). По-видимому, большее количество образующейся при более высокой температуре жидкой фазы способствует направленной кристаллизации продукта реакции. Зависимость структуры пленки от содержания жидкой фазы прослеживается и при изменении положения подложки в процессе синтеза - "пленкой вверх" либо "пленкой вниз". Во втором случае текстурированность пленки уменьшается. В интервале температур 900-980^o C наблюдается слабая зависимость скорости взаимодействия от времени. Это, очевидно, связано с протеканием реакции в основном в твердой фазе. Попытки получения пленки на всю толщину слоя Y₂O₃ показали, что при температурах более 980^o C подложки ГГГ не являются инертными по отношению к расплаву и растворяются в нем, образуя соединения Y_1-x(Ga, Gd)_xBa₂Cu₃O_7-x. Это следует и непосредственно из экспериментов по взаимодействию подложки с BaCuO₂. Нужно отметить, что пленка на подложке ЖИГ при данных условиях играет роль буфера, так как присутствующее в ней железо входит в состав фазы YBa₂Cu₃O_7-x в меньшем количестве, чем катионы подложки. Обнаружено также, что скорость взаимодействия выше и текстурированность больше у образцов, помещенных в нагретую печь. Вероятно, в результате медленного нагрева происходят кристаллизация слоя Y₂O₃ и снижение его реакционной активности. При температурах обжига 900, 950^o C наряду с рентгеновскими рефлексами фаз YBa₂CuO₅ и YBa₂Cu₃O_7-x на рентгенограммах проявляются также рефлексы фазы Y₂O₃. При более высоких температурах наблюдаются лишь две первые фазы (см. рисунок, а, б). Небольшая толщина нанесенного слоя Y₂O₃, прозрачная подложка позволили получить прозрачные пленки YBa₂Cu₃O_7-x с пропусканием не менее 50%. Аналогичные эксперименты по получению пленок YBa₂Cu₃O_7-x на подложках [011] при тех же условиях не дали положительного результата. Оказалось, что в указанном интервале температур кремний активно вступает в реакцию с Y₂O₃ на всю глубину напыленного слоя быстрее, чем образуется пленка.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.