Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів
Досліджено вплив взаємодії в системах GeO—GeO₂, Ge—GeO₂ і Ge—SnO₂ в результаті термообробки при 700 °С на характер ІЧ спектрів пропускання зразків у діапазоні 1000—200 см⁻¹. Встановлено батохромний зсув, розширення і зміну інтенсивності смуг поглинання та появу характерної модуляції спектральних кри...
Saved in:
| Date: | 2013 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2013
|
| Series: | Украинский химический журнал |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/188060 |
| 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: | Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів / В.Ф. Зінченко, В.Е. Чигринов, О.В. Мозкова, І.Р. Магунов, Л.В. Садковська // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 10. — С. 91-95. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-188060 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1880602025-02-09T20:35:52Z Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів Влияние взаимодействия в системах GeO—GeO₂ и Ge—GeO₂(SnO₂) на оптические свойства композитов Influence of interaction in the GeO—GeO₂ and Ge—GeO₂(SnO₂) systems on optical properties of composites Зінченко, В.Ф. Чигринов, В.Е. Мозкова, О.В. Магунов, І.Р. Садковська, Л.В. Неорганическая и физическая химия Досліджено вплив взаємодії в системах GeO—GeO₂, Ge—GeO₂ і Ge—SnO₂ в результаті термообробки при 700 °С на характер ІЧ спектрів пропускання зразків у діапазоні 1000—200 см⁻¹. Встановлено батохромний зсув, розширення і зміну інтенсивності смуг поглинання та появу характерної модуляції спектральних кривих, а також підвищення загального рівня пропускання як наслідок і можливу ознаку наноструктурування систем. Показано вплив взаємодії в досліджуваних системах на оптичні та експлуатаційні властивості тонкоплівкових покриттів, отриманих термічним випаровуванням у вакуумі зразків систем. Исследовано влияние взаимодействия в системах GeO—GeO₂, Ge—GeO₂ и Ge–SnO₂ в результате термообработки при 700 °С на характер ИК-спектров пропускания образцов в диапазоне 1000—200 см⁻¹. Установлен батохромный сдвиг, уширение и изменение интенсивности полос поглощения и появление характерной модуляции спектральных кривых, а также повышение общего уровня пропускания как следствие и возможный признак наноструктурирования систем. Показано влияние взаимодействия в исследуемых системах на оптические и эксплуатационные свойства тонкопленочных покрытий, полученных термическим испарением в вакууме образцов систем. Influence interaction in systems GeO —GeO₂, Ge—GeO₂ and Ge—SnO₂ as a result of heat treatment at 700 °С on character of IR transmittance spectra of samples in a range of 1000—200 cm⁻¹ is investigated. It is established bathochromic shift, broadening and change of intensity of bands of absorption and occurrence of characteristic modulation of spectral curves, and also increase of the general level of transmittance as consequence and a possible feature of nano-structuring of systems. Interaction influence in investigated systems on optical and operational properties of the thin-film coatings received by thermal evaporation in vacuum of samples of systems is shown. 2013 Article Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів / В.Ф. Зінченко, В.Е. Чигринов, О.В. Мозкова, І.Р. Магунов, Л.В. Садковська // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 10. — С. 91-95. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/188060 543.42 : 546.289.2-41 uk Украинский химический журнал application/pdf Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия |
| spellingShingle |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия Зінченко, В.Ф. Чигринов, В.Е. Мозкова, О.В. Магунов, І.Р. Садковська, Л.В. Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів Украинский химический журнал |
| description |
Досліджено вплив взаємодії в системах GeO—GeO₂, Ge—GeO₂ і Ge—SnO₂ в результаті термообробки при 700 °С на характер ІЧ спектрів пропускання зразків у діапазоні 1000—200 см⁻¹. Встановлено батохромний зсув, розширення і зміну інтенсивності смуг поглинання та появу характерної модуляції спектральних кривих, а також підвищення загального рівня пропускання як наслідок і можливу ознаку наноструктурування систем. Показано вплив взаємодії в досліджуваних системах на оптичні та експлуатаційні властивості тонкоплівкових покриттів, отриманих термічним випаровуванням у вакуумі зразків систем. |
| format |
Article |
| author |
Зінченко, В.Ф. Чигринов, В.Е. Мозкова, О.В. Магунов, І.Р. Садковська, Л.В. |
| author_facet |
Зінченко, В.Ф. Чигринов, В.Е. Мозкова, О.В. Магунов, І.Р. Садковська, Л.В. |
| author_sort |
Зінченко, В.Ф. |
| title |
Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів |
| title_short |
Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів |
| title_full |
Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів |
| title_fullStr |
Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів |
| title_full_unstemmed |
Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів |
| title_sort |
вплив взаємодії у системах geo-geo₂ та ge-geo₂(sno₂) на оптичні властивості композитів |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| publishDate |
2013 |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/188060 |
| citation_txt |
Вплив взаємодії у системах GeO-GeO₂ та Ge-GeO₂(SnO₂) на оптичні властивості композитів / В.Ф. Зінченко, В.Е. Чигринов, О.В. Мозкова, І.Р. Магунов, Л.В. Садковська // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 10. — С. 91-95. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| series |
Украинский химический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT zínčenkovf vplivvzaêmodííusistemahgeogeo2tagegeo2sno2naoptičnívlastivostíkompozitív AT čigrinovve vplivvzaêmodííusistemahgeogeo2tagegeo2sno2naoptičnívlastivostíkompozitív AT mozkovaov vplivvzaêmodííusistemahgeogeo2tagegeo2sno2naoptičnívlastivostíkompozitív AT magunovír vplivvzaêmodííusistemahgeogeo2tagegeo2sno2naoptičnívlastivostíkompozitív AT sadkovsʹkalv vplivvzaêmodííusistemahgeogeo2tagegeo2sno2naoptičnívlastivostíkompozitív AT zínčenkovf vliânievzaimodeistviâvsistemahgeogeo2igegeo2sno2naoptičeskiesvoistvakompozitov AT čigrinovve vliânievzaimodeistviâvsistemahgeogeo2igegeo2sno2naoptičeskiesvoistvakompozitov AT mozkovaov vliânievzaimodeistviâvsistemahgeogeo2igegeo2sno2naoptičeskiesvoistvakompozitov AT magunovír vliânievzaimodeistviâvsistemahgeogeo2igegeo2sno2naoptičeskiesvoistvakompozitov AT sadkovsʹkalv vliânievzaimodeistviâvsistemahgeogeo2igegeo2sno2naoptičeskiesvoistvakompozitov AT zínčenkovf influenceofinteractioninthegeogeo2andgegeo2sno2systemsonopticalpropertiesofcomposites AT čigrinovve influenceofinteractioninthegeogeo2andgegeo2sno2systemsonopticalpropertiesofcomposites AT mozkovaov influenceofinteractioninthegeogeo2andgegeo2sno2systemsonopticalpropertiesofcomposites AT magunovír influenceofinteractioninthegeogeo2andgegeo2sno2systemsonopticalpropertiesofcomposites AT sadkovsʹkalv influenceofinteractioninthegeogeo2andgegeo2sno2systemsonopticalpropertiesofcomposites |
| first_indexed |
2025-11-30T13:47:57Z |
| last_indexed |
2025-11-30T13:47:57Z |
| _version_ |
1850223340058312704 |
| fulltext |
УДК 543.42 : 546.289.2-41
В.Ф.Зінченко, В.Е.Чигринов, О.В.Мозкова, І.Р.Магунов, Л.В.Садковська
ВПЛИВ ВЗАЄМОДІЇ У СИСТЕМАХ GeO—GeO2 ТА Ge—GeO2(SnO2) НА ОПТИЧНІ
ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИТІВ
Досліджено вплив взаємодії в системах GeO—GeO2, Ge—GeO2 і Ge—SnO2 в результаті термооброб-
ки при 700 оС на характер ІЧ спектрів пропускання зразків у діапазоні 1000—200 см–1. Встановлено
батохромний зсув, розширення і зміну інтенсивності смуг поглинання та появу характерної модуля-
ції спектральних кривих, а також підвищення загального рівня пропускання як наслідок і можливу
ознаку наноструктурування систем. Показано вплив взаємодії в досліджуваних системах на оптичні
та експлуатаційні властивості тонкоплівкових покриттів, отриманих термічним випаровуванням у
вакуумі зразків систем.
.
ВСТУП. Матеріали для інтерференційних
покриттів або плівкоутворюючі матеріали на
основі оксидів металів широко використовують-
ся в оптиці видимого, ближнього й середнього
ІЧ-діапазонів спектру [1, 2]. Особливе місце се-
ред них посідає монооксид силіцію (SiO), пока-
зник заломлення покриттів з якого суттєво за-
лежить від парціального тиску кисню та швид-
кості випаровування й конденсації на підклад-
ці. Це пов’язане з тим, що SiO є термодинамічно
стабільним лише у газуватому стані, натомість
у конденсованому стані він схильний до реакцій
диспропорціонування. Область прозорості в ІЧ-
діапазоні покриття з цього матеріалу обмежена
значенням ~8 мкм, що не завжди задовольняє
вимогам, що висуваються, особливо при конст-
руюванні ІЧ-оптики технологічних CO2-лазерів
з робочою довжиною хвилі 10.6 мкм. Саме то-
му пошук аналогічних, але більш „довгохвильо-
вих” сполук та композитів на їхній основі є важ-
ливою проблемою неорганічної хімії й оптично-
го матеріалознавства.
Останнім часом зростаючу увагу дослід-
ників привертають такі перспективні для ІЧ-оп-
тики матеріали, як германій та його сполуки [3—
5]. Серед них слід відзначити монооксид гер-
манію (GeO), який за властивостями є подіб-
ним до SiO. Проте, зважаючи на більшу атом-
ну масу Ge поівняно з Si (72.6 та 28.1 відповідно),
а також дещо довші і водночас слабші зв’язки
Ge–O порівняно із Si–O [6], можна очікувати на
зростання довгохвильової межі області прозо-
рості (а також показника заломлення) покрит-
тя з нього.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА . В якості
базового матеріалу — рентгеноаморфного GeO
— використовували препарат кваліфікації х.ч.
виробництва ВО „Хімреактив”. Як складові си-
стем Ge—MOx (M – Ge, Sn) слугували германій
напівпровідникової чистоти марки ГЭ (Титано-
магнієвий комбінат, Запоріжжя), GeO2 квалі-
фікації ос.ч., ТУ01413-95-78 і SnO2 кваліфікації
ос.ч. виробництва Дослідного заводу при ФХІ
ім. О.В.Богатського НАН України (Одеса). Зраз-
ки GeO та систем GeO—GeO2, Ge—GeO2 та
Ge—SnO2 отримували змішуванням дрібнодис-
персних компонентів, пресуванням шихти у таб-
летки й наступною термообробкою при ~700 °С
у високотемпературній трубчастій (горизонта-
льній) печі RHTC 804-450 (фірми Nabertherm,
Німеччина) у середовищі інертного газу (Ar). До-
даткове очищення останнього від слідів кисню і
води проводили за допомогою системи очищен-
ня (фірма Valco Instruments Co Ins., США).
Вихідну шихту та прожарені таблетки до-
сліджували (зважаючи на рентгеноаморфний ха-
рактер GeO) з допомогою ІЧ-спектроскопії, а ос-
танні випробували методом термічного випаро-
вування у вакуумі та подальшим вивченням оп-
тичних і експлуатаційних властивостей одержу-
ваних покриттів. ІЧ-спектри пропускання запи-
сували для зразків шихти та розтертих у поро-
шок таблеток, запресованих у матрицю попере-
дньо зневодненого нагріванням при 180 °С CsI
кваліфікації ос.ч. (виробництво Інституту моно-
кристалів НАН України, Харків) у масовому спів-
відношенні зразок : матриця =1:20. Запис спект-
рів виконували на спектрофотометрі з Фур’є-
© В.Ф .Зінченко, В.Е.Чигринов, О.В.Мозкова, І.Р.Магунов, Л .В.Садковська , 2013
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 10 91
перетворенням Frontier (фірма Perkin–Elmer,
США) у діапазоні хвильових чисел (ν~) 4000—
200 см–1. Загальний вигляд спектрів у частині,
що охоплює характеристичні смуги поглинан-
ня зразків досліджуваних систем (1000—200
см–1), представлено на рис. 1, 2.
Тонкоплівкові покриття зі зразків систем,
що вивчалися, наносили на нагріті до 150—200
°С підкладки з різних матеріалів (кварцу, оптич-
ного скла К8, германію) та різної форми (плос-
копаралельні або клиноподібні пластини). Для
цього таблетки з прожарених матеріалів випаро-
вували у вакуумній установці ВУ-1А при залиш-
ковому вакуумі 2—3⋅10–3 Па резистивним шля-
хом (дія електричного струму силою до 120 А) з
молібденових випарників зі швидкістю нанесен-
ня покриття 25—30 нм/хв. У випадку зразків си-
стем Ge—GeO2 та Ge—SnO2 досягти стаціонар-
ного режиму випаровування не вдалося, очевид-
но, через недостатній тиск пари (як правило, ро-
бочим тиском пари вважають ~1 Па). Для вста-
новлення показника заломлення покриття нано-
сили на клиноподібну (кут клину ~12°) пласти-
ну з германію з показником заломлення n~4.0.
Визначення n покриття проводили за коефіці-
єнтом відбиття (R) від клиновидної пластини,
вимірюючи екстремальні значення R на інтер-
ференційній картині. Формула для розрахунку
n покриття (шару, nш) має вигляд:
nш = √ ne⋅nп
1 + √Rmin
1 − √Rmin
, (1)
де nш, ne, nп — показники заломлення покрит-
тя (шару), середовища (повітря, n ≈1.0) підклад-
ки відповідно; Rmin — відбиття у точці мі-
німуму. Оптична (dopt) та фізична (d) товщини
пов’язані через n, тобто dopt = nd.
Додатково вимірювали такі властивості по-
криття, як його адгезію до підкладки й механічну
міцність (тривкість). Адгезію визначали якісно,
оцінюючи візуально стан покриття після його
нанесення та після протирання його серветкою,
змоченою спиртом. Механічну міцність визнача-
ли на пристрої СМ-55 методом стирання пок-
риття гумовим стрижнем, обгорнутим батисто-
вою тканиною, за кількістю обертів до руйну-
вання покриття (появи кільцеподібної подряпи-
ни), причому швидкість обертання зазвичай ста-
новить 500 об/хв. За міцністю покриття класи-
фікують у залежності від кількості обертів по
групах: 1000 об – група 4; 1500 об – 3; 2000 об – 2;
2500 об – 1; 3000 об та більше – група 0.
ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ. Як зазнача-
лося вище, ІЧ-спектри пропускання зразків си-
стем GeO—GeO2 та Ge—Ge(Sn)O2 представлені
на рис. 1, 2. Спектральні криві GeO проявляють
слабку залежність від хвильового числа і практи-
чно в усьому діапазоні, особливо в інтервалі ν~ =
2000—200 см–1, — періодичну модуляцію („зуб-
частість”) з періодом ∆ν~ = 20—24 і 19—21 см–1
відповідно, для вихідної шихти та продукту тер-
мообробки. Смуги граткових коливань зв’язків
Ge–O, що лежать в області ν~ = 1000—300 см–1
(рис. 1,а), виявляють значну розмитість. Аналогі-
чна картина спостерігалася нами для нанозмір-
ного CeO2 [7], на відміну від полікристалічного
зразка і, наскільки відомо, щось подібного раніше
в літературі описано не було. Причиною виник-
нення цього явища „зубчатості”, можливо, є інтер-
ференція випромінювання певних довжин хвиль
із нанокомпозитами аналогічно тому, як це має
місце в тонкошарових покриттях. Не можна вик-
лючати також будь-яких інших явищ, включа-
ючи обертово-коливальні рухи слабко зв’язаних
наночасток у мікропорожнинах матриці нано-
композита GeO—CsI. Як випливає з рис. 1,а, про-
жарювання приводить до істотного зростання
прозорості GeO; при цьому спостерігається роз-
ширення основних смуг граткових коливань,
зменшення їх інтенсивності, а також помітний
батохромний зсув смуг (табл. 1). Ці факти сві-
дчать про посилення нанодисперсного характе-
ру GeO при високотемпературній обробці. Ме-
Неорганическая и физическая химия
Рис. 1. ІЧ-спектри пропускання зразків GeO (а) та
GeO—GeO2 (б): 1 – вихідний препарат (шихта); 2 –
зразок, прожарений при 700 °С протягом 1 год.
92 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 10
ханізм цього явища поки що не з’ясований. Мо-
жливо, що при підвищенні температури до 700 °С
відбувається випаровування нанокомпозиту Ge
(нанокристалічний)—GeO2(скло), яким є по су-
ті GeO [4], з наступною конденсацією нано-
структур GeO з меншим розміром наночасток.
Зворотна картина спостерігається у системі
GeO—GeO2. Для вихідної шихти зберігаються
зазначені вище ознаки наноструктурності в ІЧ-
спектрах (рис. 1,б), включно з наявністю періо-
дичної модуляції в діапазоні 1000—200 см–1.
Відмінністю є наявність вузьких смуг коливань
Ge–O, властивих, очевидно, полікристалічному
GeO2 гексагональної модифікації [4, 8]. Прожа-
рювання викликає різке (приблизно у 2 рази)
зменшення інтенсивності зазначених смуг і за-
гальної прозорості матеріалу, причому майже
повністю зникає описане вище явище модуляції
спектральних кривих. Цьому можна надати на-
ступне пояснення. При прожарюванні, вочевидь,
відбувається взаємодія GeO з GeO2 з утворен-
ням твердого розчину або, можливо, й сполуки
GeO⋅GeO2 [4], що має призводити до майже ціл-
ковитого знищення наноструктури GeO та змен-
шення вмісту полікристалічної фази GeO2. Через
хімічну взаємодію також має помітно зменшува-
тися леткість GeO або його складових.
При розгляді ІЧ-спектрів системи Ge—GeO2
(рис. 2,а) помітним є зростання прозорості зра-
зка, а також поява характерної модуляції в про-
цесі термообробки шихти. Крім того, спостері-
гається помітний батохромний зсув характерис-
тичних смуг граткових коливань зв’язків Ge–O
(табл. 1). Це свідчить на користь виникнення
певної кількості наноструктури GeO за можли-
вою схемою:
Ge + GeO2 ↔ 2GeO . (2)
Судячи з незначної зміни в ІЧ-спектрах
прожареного зразка порівняно з вихідною ши-
Рис. 2. ІЧ-спектри пропускання зразків систем Ge—
GeO2 (а) та Ge—SnO2 (б): 1 – механічна суміш по-
рошків (шихта); 2 – зразок, прожарений при 700 °С
протягом 1 год.
Т а б л и ц я 1
Положення й інтенсивність характеристичних смуг поглинання в ІЧ-діапазоні спектру систем GeO—
GeO2 та Ge—GeO2(SnO2)
Зразок Хвильове число, см–1
GeO (вихідний препарат) 958.1сл 874.2сер 579.3сл 543.1сл 507.0сл 323.4сл 248.2сл
GeO* 961.5сл 868.2сер 579.3сл 540.1сл 510.0сл 326.4сл 245.2сл
Механічна суміш порошків
(шихта) GeO–GeO2
961.0сл 873.7с 586.7сер 548.4сер 516.3сер 335.2с 251.1с
Шихта GeO–GeO2* 960.8сл 880.7с 586.2сер 554.4сер 517.1сер 335.0сер 252.0сер
Механічна суміш порошків
(шихта) Ge–GeO2
960.9сер 876.0с 585.6с 551.4с 518.4с 336.1с 251.3с
Шихта Ge–GeO2* 960.5сер 876.8с 585.1с 547.3с 516.8с 336.1с 251.3с
Механічна суміш порошків
(шихта) Ge–SnO2
961.5сл 875.0сер 632.0с 596.5с 302.5с 264.5с
Шихта Ge–SnO2* 961.5сл 873.0сер 631.6с 596.5с 302.9с 264.7с
П р и м і т к и. с – Сильний, сл – слабкий, сер – середній сигнал; зразки, відмічені * – прожарені при 700
°С протягом 1 год.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 10 93
хтою, зазначена реакція є зсунутою у лівий бік.
Термодинамічний розрахунок за даними [6] дає
значення ∆H°r 298 ≈ +70 кДж/моль, тобто реакція
у твердому стані є ендотермічною і, очевидно,
стає можливою лише при переході GeO у газу-
ватий стан (за умов високих температур та гли-
бокого вакууму).
Аналогічна картина спостерігається для ІЧ-
спектрів системи Ge—SnO2 (рис. 2,б). Привертає
увагу наявність у ІЧ-спектрах як шихти, так і
прожареного зразка, крім характерних смуг грат-
кових коливань зв’язків Sn–O [9], смуг, власти-
вих для зв’язків Ge–O. Прожарювання зразка
даної системи приводить до більш суттєвих
змін у ІЧ-спектрах (табл. 1), ніж у випадку си-
стеми Ge—GeO2. Усе це можна пояснити тим,
що, як і в системі Ge—GeO2 , відбувається вза-
ємодія компонентів за схемою:
Ge + SnO2 ↔ GeO + SnO , (3)
причому, вочевидь, вона розпочинається ще під
час механічного перетирання суміші, тобто ще до
прожарювання (в ІЧ-спектрах Ge згадана смуга
відсутня). Термодинамічний розрахунок реакції
за даними [6] дає значення ∆H°r 298 +40 кДж/
моль, тобто реакція є термодинамічно більш iмо-
вірною, ніж у попередній системі Ge—GeO2, що
підтверджують дані ІЧ-спектроскопії.
Таким чином, слід очікувати різної поведін-
ки зразків досліджуваних систем при їх терміч-
ному випаровуванні у вакуумі. Так, зразок GeO
має випаровуватися при нижчій температурі (мен-
шій силі струму при нагріві випарника), ніж зра-
зок GeO—GeO2, що й насправді має місце, хоча
різниця є не дуже значною. Звідси випливає, що
швидкість випаровування, а отже, i швидкість кон-
денсації плівок із зазначених матеріалів має бути
високою. Це має позначатися на оптичних та екс-
плуатаційних параметрах тонкоплівкових покрит-
тів. Дійсно, для зазначених систем вдається отри-
мати покриття достатньо великої товщини, а сам
процес нанесення покриттів відзначається стабі-
льністю (табл. 2). Відповідні криві пропускання
є дуже подібними одна до одної й містять хара-
ктерну для покриттів інтерференційну картину
з декількома мінімумами та максимумами (рис.
3, крива 1), що свідчить про достатньо значну
товщину покриття.
Натомість процес випаровування зразків
систем Ge—GeO2 та Ge—SnO2 був нестабільним
і відбувається при значно вищих температурах
(і відповідно більших значеннях струму нагріву),
що врешті-решт привело до перегоряння конта-
ктів випарника. Тому товщина одержаних у цьо-
му випадку покриттів виявилася значно ниж-
чою, ніж у попередніх зразків (табл. 2). Підтвер-
дженням цьому є криві пропускання, що міс-
Неорганическая и физическая химия
Рис. 3. Спектри пропускання покриттів, одержаних
зі зразків систем: 1 – GeO (GeO—GeO2); 2 – Ge—
GeO2; 3 – Ge—SnO2.
Т а б л и ц я 2
Оптичні й експлуатаційні параметри покриттів, одержаних зі зразків систем GeO—GeO2 та Ge—GeO2(SnO2)
Зразок Фізична
товщина, нм
Показник залом-
лення, n (λ =550 нм)
Неоднорід-
ність, %
Чистка сервет-
кою зі спиртом
Механічна міцність,
обертів (група)
GeO 1308 2.33 – + 1000 (4)
Композит GeO–GeO2 1302 2.31 – + 1500 (3)
Композит Ge–GeO2 205 2.22 (λ =1600 нм) 10.1 + 4000 (0)
Композит Ge–SnO2 387 2.11 (λ =1800 нм) – + 4000 (0)
П р и м і т к а. + — Витримує, – — дані відсутні.
94 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 10
тять лише 1–2 максимуми, та й то вельми роз-
миті (рис. 3, криві 2,3). Розраховані з кривих від-
биття значення показника заломлення покрит-
тів становлять 2.1—2.3 у залежності від довжи-
ни хвилі, що є вищим за відповідні значення для
SiO (1.5—1.9). На жаль, оцінити значення кое-
фіцієнта розсіювання не вдалося через значну
неоднорідність покриттів як за поверхнею, так і
за товщиною.
Усі покриття мають задовільну адгезію до
підкладки (табл. 2). Що стосується механічної мі-
цності, то вона є суттєво відмінною для пок-
риттів, одержаних зі зразків систем GeO—GeO2
з одного боку, та Ge—MO2 (M – Ge, Sn) — з дру-
гого. Так, якщо перші з них мають незадовільну
механічну міцність (група 3–4), то другі цілком
вписуються у групу 0. Ця відмінність, очевидно,
пов’язана із суттєво різною швидкістю випаро-
вування і нанесення покриттів: при високій шви-
дкості конденсації, скоріш за все, утворюється
покриття з GeO склоподібного типу, натомість
при незначній швидкості – покриття з наностру-
ктурованого композиту. Це відкриває перспек-
тиву для подальшого вдосконалення матеріалів
на основі досліджених систем та відповідних
технологічних процесів.
ВИСНОВКИ. Методом ІЧ-спектроскопії вста-
новлено наноструктурний характер GeO, під-
твердженням якого є розмитість смуг погли-
нання, їх батохромний зсув, а також наявність
характерної модуляції. Взаємодія у системі GeO
—GeO2 приводить до майже повного знищен-
ня наноструктурних рис, властивих GeO. Нато-
мість термообробкa зразків систем Ge—GeO2 та
Ge—SnO2 сприяє виникненню характерних для
наноструктурованих систем ознак, що вказує на
утворення GeO.
Термічне випаровування у вакуумі зразків
систем GeO—GeO2 та Ge—GeO2(SnO2) відбу-
вається у суттєво відмінних режимах і приво-
дить до утворення покриттів з відмінними ха-
рактеристиками (товщина, оптичні й експлуа-
таційні параметри).
РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние взаимодействия
в системах GeO—GeO2, Ge—GeO2 и Ge–SnO2 в резуль-
тате термообработки при 700 °С на характер ИК-спе-
ктров пропускания образцов в диапазоне 1000—200
см–1. Установлен батохромный сдвиг, уширение и изме-
нение интенсивности полос поглощения и появление
характерной модуляции спектральных кривых, а так-
же повышение общего уровня пропускания как след-
ствие и возможный признак наноструктурирования
систем. Показано влияние взаимодействия в иссле-
дуемых системах на оптические и эксплуатационные
свойства тонкопленочных покрытий, полученных тер-
мическим испарением в вакууме образцов систем.
SUMMARY. Influence interaction in systems GeO
—GeO2, Ge—GeO2 and Ge—SnO2 as a result of heat
treatment at 700 °С on character of IR transmittance
spectra of samples in a range of 1000—200 cm–1 is in-
vestigated. It is established bathochromic shift, broadening
and change of intensity of bands of absorption and oc-
currence of characteristic modulation of spectral cur-
ves, and also increase of the general level of transmittance
as consequence and a possible feature of nano-structuring
of systems. Interaction influence in investigated systems
on optical and operational properties of the thin-film
coatings received by thermal evaporation in vacuum of
samples of systems is shown.
ЛІТЕРАТУРА
1. Бубис И .Я., Вейденбах В.А ., Духопел И .И. и др. Спра-
вочник технолога-оптика / Под общ. ред. С.М .Куз-
нецова и М .А.Окатова. -Л .: Машиностроение, Ле-
нинград. отд., 1983.
2. Окатов М .А ., Антонов Э.А ., Байгожин А . и др.
Справочник технолога-оптика / Под ред. М .А.
Окатова. 2-е изд., перераб. и доп. -СПб.: Поли-
техника, 2004.
3. Абильсиитов Г.А ., Гонтарь В.Г., Колпаков А .А . и др.
Технологические лазеры. Справочник / Под общ.
ред. Г.А.Абильсиитова . -М : Машиностроение, 1991.
4. Тананаев И .В., Шпирт М .Я. Химия германия. -М .:
Химия, 1967.
5. Z inchenko V .F., Sobol’ V .P., Sviridova O.V . // Phys.
Chem. Solid State. -2012. -13, № 1. -С. 197—200.
6. Ефимов А .И ., Белорукова Л.П ., Василькова И .В.,
Чечев В.П . Свойства неорганических соединений.
Справочник -Л .: Химия, 1983.
7. Зінченко В.Ф, Антонович В.П., Чигринов В.Е. // Фізика
і хімія тв. тіла. -2012. -13, № 4. -С. 1006—1010.
8. Гар Т .К., Минаев Н .А ., Миронов В.Ф. и др. Инфрак-
расные спектры поглощения соединений германия.
-М .: Наука, 1977.
9. Юрченко Э.Н ., Кустова Г.Н ., Бацанов С.С. Коле-
бательные спектры неорганических соединений -
Новосибирск: Наука, 1981.
Фізико-хімічний інститут ім. О.В.Богатського Надійшла 07.03.2013
НАН України, Одеса
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 10 95
|