Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах
Рентгенографічно та електронографічно досліджені вакуумні конденсати оксидів металів ІІІ і ІV груп та їх бінарні композиції МО₂—М’₂О₃, одержані методом лазерного випаровування. Утворення в цих конденсатах фаз високого тиску В-форм Sc₂O₃, Y₂O₃, Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃ та титанату сам...
Saved in:
| Published in: | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/185656 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах / О.М. Заславський // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 2. — С. 95-97. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860261535305170944 |
|---|---|
| author | Заславський, О.М. |
| author_facet | Заславський, О.М. |
| citation_txt | Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах / О.М. Заславський // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 2. — С. 95-97. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | Рентгенографічно та електронографічно досліджені вакуумні конденсати оксидів металів ІІІ і ІV груп та їх бінарні композиції МО₂—М’₂О₃, одержані методом лазерного випаровування. Утворення в цих конденсатах фаз високого тиску В-форм Sc₂O₃, Y₂O₃, Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃ та титанату самарію Sm₂Ti₂O₇ з шаруватою перовскітоподібною структурою пов’язується з виникненнями внутрішніх напружень у процесі формування за механізмом П → Р → К оксидних плівок на полікристалічних молібденових підкладках.
Рентгенографически и электроннографически исследованы вакуумные конденсаты оксидов металлов ІІІ и ІV групп и их бинарные композиции МО₂—М’₂О₃, полученные методом лазерного испарения. Образование в этих конденсатах фаз высокого давления В-форм Sc₂O₃, Y₂O₃ , Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃ и титаната самария Sm₂Ti₂O₇ со слоистой перовскитоподобной структурой объяснено возникновением внутренних напряжений в процессе формирования по механизму П → Ж → К оксидных пленок на поликристаллических молибденовых подложках.
Vacuum condensates of the oxides of ІІІ and ІV metal groups and their binary compositions МО₂–М’₂О₃, obtained by laser evaporation method, were investigated by X-ray and electron diffraction. High pressure phases of the В-forms Sc₂O₃, Y₂O₃ , Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃ and samarium titanate Sm₂Ti₂O₇ with layered perovskit-liked structure are formed in these condensates. It is connected with occurrence of internal pressure during oxide films formation on the polycrystalline molybdenum substrates according on Vapour → Liquid → Crystal mechanism.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:55:54Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 539.234; 541.451; 546.656
О.М. Заславський
СИНТЕЗ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ФАЗ ВИСОКОГО ТИСКУ В ОКСИДНИХ
ВАКУУМНИХ КОНДЕНСАТАХ
Рентгенографічно та електронографічно досліджені вакуумні конденсати оксидів металів ІІІ і ІV груп та їх бінарні
композиції МО2—М’2О3, одержані методом лазерного випаровування. Утворення в цих конденсатах фаз високого
тиску В-форм Sc2O3, Y2O3, Tb2O3, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3 та титанату самарію Sm2Ti2O7 з шаруватою
перовскітоподібною структурою пов’язується з виникненнями внутрішніх напружень у процесі формування за
механізмом П → Р → К оксидних плівок на полікристалічних молібденових підкладках.
Вакуумні конденсати оксидів металів ІІІ і
ІV груп та їх бінарних композицій МО2—М’2О3
завдяки цінним властивостям знаходять широке
використання в оптиці, електронній техніці та ма-
шинобудуванні.
При нанесенні конденсатів методом лазерно-
го випаровування в вакуумі, коли як джерело
енергії використовується потужне імпульсне ко-
герентне випромінювання, за короткий промі-
жок часу (~10–3 с) з поверхнею підкладки взає-
модіє досить щільний потік високоенергетичної
пари. Її подальша конденсація відбувається за
механізмом П → Р → К (пара—рідина—кристал)
[1]. Остигання високотемпературного розплаву
відбувається зі швидкістю 107 К/с. За таких умов
матеріал у плівках зазнає високих внутрішніх
напружень [2], що значно збільшуються при вико-
ристанні в якості підкладки металів з коефіці-
єнтом термічного розширення істотно більшим,
ніж у оксидів.
Метою даної роботи було вивчення можли-
вості та умов утворення фаз високого тиску в ок-
сидних вакуумних конденсатах, а також з’ясуван-
ня впливу особливостей надшвидкої конденсації
на закономірності утворення цих фаз у плівках у
порівнянні з масивними зразками аналогічно-
го хімічного складу.
Об’єкти для досліджень готували у такий спо-
сіб. Порошки оксидів титану, цирконію, гафнію,
алюмінію, скандію, ітрію, лантану та лантаноїдів
кваліфікації х.ч. ретельно диспергувались. Для ут-
ворення бінарних композицій МО2 і М’2О3 зва-
жувались у відповідних мольних співвідношеннях
з інтервалом у 10 % мол. Отримані суміші гомо-
генізували. З порошків пресували таблетки, які
для надання їм механічної міцності відпалю-
вали на повітрі. Рентгенографічно показано, що
під час приготування таблеток перетворень у їх
матеріалі не відбувалось.
Випаровування таблеток проводили в камері,
де створювався вакуум з залишковим тиском 10–3
Па. Як джерело енергії використовували оптич-
ний квантовий генератор, що працював у режи-
мі вільної генерації. Когерентне випромінюван-
ня з енергією в імпульсі 300 Дж вводилося в ка-
меру через кварцеве вікно і фокусувалося лінзою
на підкладках з полікристалічної молібденової
фольги. Підкладки підігрівались безінерційним тан-
таловим нагрівачем в інтервалі темпетартур 200
—1500 оС через кожні 100 градусів. Нагрівач ви-
микався в момент лазерного імпульсу. Темпера-
туру контролювали Рt—Pt(Rh) термопарами. На-
несення плівок відбувалось за один лазерний ім-
пульс. Їх товщина становила приблизно 0.5 мкм.
Плівки досліджувалися рентгенографічно та елек-
тронографічно.
З літератури [3—5] відомо, що в досліджува-
них об’єктах утворення фаз високого тиску харак-
терно для систем TiО2—Sm2O3 і TiО2—Eu2O3, де
утворюються титанат самарію Sm2Ті2О7 та тита-
нат європію Eu2Ті2О7, а також для оксидів скан-
дію, ітрію та лантаноїдів тербієвої підгрупи. Роз-
рахункові методи свідчать, що за кристалохіміч-
ними критеріями фази високого тиску можуть
утворюватися в системі ZrО2—La2O3 цирконатом
лантану La2Zr2О7, а також у системах HfО2—
La2O3 та HfО2—Pr2O3 гафнатами лантану та пра-
зеодиму La2Hf2О7 і Pr2Hf2О7 відповідно.
За звичайних умов титанати самарію
Sm2Ті2О7 та європію Eu2Ті2О7 кристалізуються у
структурі пірохлору з кубічною кристалічною
граткою. При температурах 1660—2200 К та тис-
ках 5.4—8 ГПа вони зазнають поліморфне перет-
ворення з утворенням фаз із шаруватою перовскі-
топодібною структурою, що кристалізується у мо-
ноклінній сингонії [6, 7]. За нормальних умов ці
фази метастабільні і при відпалюванні при темпе-
ратурах понад 1000 оС переходять у модифікації
зі структурою пірохлору.
Для оксидів РЗЕ, що за нормальних умов кри-
сталізуються у С-формі, при температурах понад
1000 оС і тиску в декілька ГПа спостерігається обо-
© О.М . Заславський , 2007
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т . 73, № 2 95
ротне поліморфне перетворення з кубічної мо-
дифікації (С-тип) в моноклінну (В-тип). Найбі-
льший тиск (~130 ГПа) потрібен для одержання
В-форми Sc2O3.
У досліджених нами конденсатах ніяких ін-
ших фаз високого тиску, крім описаних в літера-
турі, виявлено не було.
Оксид скандію в усьому інтервалі температур
осадження кристалізується тільки у кубічній С-
формі. У оксида ітрію утворення сумісно з ку-
бічною моноклінною модифікацією виявлено при
температурах осадження, нижчих від 500 оС. На
рисунку наведені дані дослідження поліморфізму
оксидів лантаноїдів у плівках в залежності від тем-
ператури осадження. Оксиди лантаноїдів тербіє-
вої підгрупи при високих температурах (1500 оС
— для Tb2O3 і 900 оС — для Yb2O3) криста-
лізуються в плівках виключно у кубічній С-формі.
При більш низьких температурах осадження вона
співіснує з моноклінною В-формою. Інтенсив-
ність дифракційних відбивань В-форми зростає
зі зменшенням температури осадження.
Титанат самарію Sm2Ті2О7 зі структурою пі-
рохлору утворюється в плівках, отриманих при
випаровуванні суміші оксидів титану та самарію
стехіометричного співвідношення, на підкладках,
нагрітих до температур понад 1000 оС. При більш
низьких температурах осадження його синтез у
плівках не відбувається. При температурах осад-
ження 1400—1500 оС титанат самарію в плівках
утворюється у двох поліморфних модифікаціях
— зі структурою пірохлору та шаруватого перов-
скіту.
Титанат європію Eu2Ті2О7 синтезується у
плівках при температурах осадження понад 1000
оС тільки у структурі пірохлору. В плівках систем
ZrО2—La2O3 , HfО2—La2O3 та HfО2—Pr2O3 також
виявлено утворення сполук Ln2M2О7 виключно
зі структурою пірохлору.
Таким чином, в результаті дослідження на-
ми була встановлена можливість утворення в плі-
вках за умов надшвидкої конденсації фаз висо-
кого тиску, а саме В-форм оксидів лантаноїдів тер-
бієвої підгрупи та ітрію, а також титанату сама-
рію Sm2Ті2О7 із шаруватою перовскітоподібною
структурою. Можна припустити, що внутрішні на-
пруження, які виникають у процесі короткочас-
ного формування оксидної плівки на металевій
підкладці, правлять за параметр тиску і спричи-
няють процеси структурних перетворень, наслід-
ком яких є утворення фаз високого тиску.
Разом з тим, необхідно зазначити, що утво-
рення титанату самарію Sm2Ті2О7 з шаруватою пе-
ровскітоподібною структурою і В-форм оксидів
лантаноїдів тербієвої підгрупи та ітрію відбува-
ється в конденсатах за різними схемами.
При конденсації за механізмом П → Р → К
на поверхні підкладки утворюється високотемпе-
ратурний розтоп. Швидкість його остигання тим
вища, чим нижча температура підкладки. Внас-
лідок високої швидкості остигання ~107 К/с при
низьких температурах підкладки загартовується
високотемпературна В-форма, але поліморфне пе-
ретворення відбувається не до кінця і тому вона
співіснує з С-формою. На користь цього припущен-
ня свідчить факт утворення аморфних конденса-
тів Tm2O3, Yb2O3 та Lu2O3 при температурах
осадження 200 та 300 оС (рисунок). Відомо, що
при сумісній кристалізації двох або більше фаз
кристаліти кожної з них взаємно гальмують ріст
один одного, що веде до утворення аморфних
конденсатів у цілому.
У випадку титанату самарію Sm2Ті2О7 пере-
творення пірохлорної структури в шарувату пе-
ровскітоподібну відбувається за вторинними ме-
ханізмами у вже сформованій плівці. Для акти-
вації цих процесів потрібна висока температура
і певний час термічного впливу, але навіть при ви-
соких температурах осадження час остигання плів-
ки виявляється недостатнім для повного проход-
ження процесів перебудови кристалічної гратки
складних сполук. Крім того, паралельно відбува-
ється і конкуруючий процес. Чим вища темпера-
Поліморфізм оксидів лантаноїдів у плівках в залежності
від температури осадження і радіусу катіону.
96 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т. 73, № 2
тура підкладки, тим довше остигає система під-
кладка—конденсат і тим довше конденсат знахо-
диться під впливом високої температури. Це,
певною мірою, аналогічно процесу відпалення,
який призводить до утворення в системі виключ-
но термодинамічно стабільних фаз.
Отже, утворення фаз високого тиску в плів-
ках, одержаних надшвидкими методами випаро-
вування, можна пояснити внутрішніми напружен-
нями, що виникають у процесі конденсації. Ме-
тод вакуумної конденсації може бути застосова-
ний для синтезу та дослідження фаз високого тиску.
РЕЗЮМЕ. Рентгенографически и электронногра-
фически исследованы вакуумные конденсаты оксидов
металлов ІІІ и ІV групп и их бинарные композиции
МО2—М’2О3, полученные методом лазерного испаре-
ния. Образование в этих конденсатах фаз высокого да-
вления В-форм Sc2O3, Y2O3, Tb2O3, Dy2O3, Ho2O3,
Er2O3, Tm2O3, Yb2O3 и титаната самария Sm2Ti2O7 со
слоистой перовскитоподобной структурой объясне-
но возникновением внутренних напряжений в про-
цессе формирования по механизму П → Ж → К оксид-
ных пленок на поликристаллических молибденовых
подложках.
SUMMARY. Vacuum condensates of the oxides of
ІІІ and ІV metal groups and their binary compositions
МО2–М’2О3, obtained by laser evaporation method, were
investigated by X-ray and electron diffraction. High pressu-
re phases of the В-forms Sc2O3, Y2O3, Tb2O3, Dy2O3,
Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3 and samarium titanate
Sm2Ti2O7 with layered perovskit-liked structure are formed
in these condensates. It is connected with occurrence of
internal pressure during oxide films formation on the po-
lycrystalline molybdenum substrates according on Vapour
→ Liquid → Crystal mechanism.
1. Палатник Л.С., Быковский Ю.А., Панчеха П.А. и
др. // Докл. АН СССР. -1980. -254, № 3. -С. 632—635.
2. Палатник Л.С., Черемской П .Г., Фукс М .Я. Поры
в пленках. -М .: Энергоиздат, 1982.
3. Bocquillon G., Queyroux F., Susse C., Collongues R .
// C. r. Acad. Sci. -1971. -C272, № 7. -P. 572—575.
4. Сыч А .М ., Стефанович С.Ю., Титов Ю.А. и др. //
Неорган. материалы. -1991. -27, № 12. -С. 2597—2599.
5. Глушкова В.Б. Полиморфизм оксидов редкоземель-
ных элементов. -Л .: Наука, 1987.
6. Никифоров Л.Г., Шувалов В.В. // Журн. физ. химии.
-1977. -51, № 8. -С. 1935—1938.
7. Урбанович С.И., Никифоров Л.Г. // Изв. АН СССР.
Сер. Неорган. материалы. -1982. -18, № 6. -С. 1017—1019.
Національний авіаційний університет, Київ Надійшла 30.09.2005
УДК 541.183 + 543.08
А.П. Филиппов, П.Е. Стрижак, Т.Г. Серебрий, А.И. Трипольский,
Б.А. Снопок, В.А. Хаврусь, Т.С. Иващенко
МУЛЬТИСЕНСОРНАЯ СИСТЕМА В КОМПЛЕКСЕ С ГАЗОВЫМ ХРОМАТОГРАФОМ
ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРОВ ЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ *
Объединением проточной ячейки типа ELECTRONIC NOSE с 8-ю пъезокварцевыми сенсорами и газового
хроматографа ЛХМ-80 с короткой колонкой создана установка NOSE-CHROM, с помощью которой воз-
можна быстрая и надежная идентификация паров углеводородов и других летучих веществ. В качестве хи-
мических сенсорных покрытий использованы стеараты кобальта (II), никеля (II) и меди (II), их комплексы с
октадециламином, а также углеродные нанотрубки.
Известно, что пьезокварцевые резонаторы
(ПКР) с нанесенными на их электроды химичес-
кими покрытиями чувствительны по отношению
к парам летучих веществ. Вместе с тем такие сен-
соры обладают только частичной селективностью
даже в отношении соединений, существенно отли-
чающихся между собой по химической природе.
Сборка из нескольких ПКР (ELECTRONIC NOSE)
позволяет более или менее успешно решать про-
блему идентификации парообразного органичес-
© А.П. Филиппов, П.Е. Стрижак, Т.Г. Серебрий, А.И. Трипольский, Б.А. Снопок, В.А. Хаврусь, Т.С. Иващенко , 2007
* Работа выполнена при частичной финансовой поддержке комплексной программы фундаментальных
исследований НАН Украины "Дослідження у галузі сенсорних систем та технологій", а также гранта Министерства
образования и науки Украины.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т . 73, № 2 97
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-185656 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:55:54Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Заславський, О.М. 2022-10-03T08:30:55Z 2022-10-03T08:30:55Z 2007 Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах / О.М. Заславський // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 2. — С. 95-97. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/185656 539.234; 541.451; 546.656 Рентгенографічно та електронографічно досліджені вакуумні конденсати оксидів металів ІІІ і ІV груп та їх бінарні композиції МО₂—М’₂О₃, одержані методом лазерного випаровування. Утворення в цих конденсатах фаз високого тиску В-форм Sc₂O₃, Y₂O₃, Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃ та титанату самарію Sm₂Ti₂O₇ з шаруватою перовскітоподібною структурою пов’язується з виникненнями внутрішніх напружень у процесі формування за механізмом П → Р → К оксидних плівок на полікристалічних молібденових підкладках. Рентгенографически и электроннографически исследованы вакуумные конденсаты оксидов металлов ІІІ и ІV групп и их бинарные композиции МО₂—М’₂О₃, полученные методом лазерного испарения. Образование в этих конденсатах фаз высокого давления В-форм Sc₂O₃, Y₂O₃ , Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃ и титаната самария Sm₂Ti₂O₇ со слоистой перовскитоподобной структурой объяснено возникновением внутренних напряжений в процессе формирования по механизму П → Ж → К оксидных пленок на поликристаллических молибденовых подложках. Vacuum condensates of the oxides of ІІІ and ІV metal groups and their binary compositions МО₂–М’₂О₃, obtained by laser evaporation method, were investigated by X-ray and electron diffraction. High pressure phases of the В-forms Sc₂O₃, Y₂O₃ , Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃ and samarium titanate Sm₂Ti₂O₇ with layered perovskit-liked structure are formed in these condensates. It is connected with occurrence of internal pressure during oxide films formation on the polycrystalline molybdenum substrates according on Vapour → Liquid → Crystal mechanism. uk Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах Синтез и исследование фаз высокого давления в оксидных вакуумных конденсатах Formation of the high pressure phases in the oxide vacuum condensates Article published earlier |
| spellingShingle | Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах Заславський, О.М. Неорганическая и физическая химия |
| title | Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах |
| title_alt | Синтез и исследование фаз высокого давления в оксидных вакуумных конденсатах Formation of the high pressure phases in the oxide vacuum condensates |
| title_full | Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах |
| title_fullStr | Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах |
| title_full_unstemmed | Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах |
| title_short | Синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах |
| title_sort | синтез та дослідження фаз високого тиску в оксидних вакуумних конденсатах |
| topic | Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet | Неорганическая и физическая химия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/185656 |
| work_keys_str_mv | AT zaslavsʹkiiom sinteztadoslídžennâfazvisokogotiskuvoksidnihvakuumnihkondensatah AT zaslavsʹkiiom sinteziissledovaniefazvysokogodavleniâvoksidnyhvakuumnyhkondensatah AT zaslavsʹkiiom formationofthehighpressurephasesintheoxidevacuumcondensates |