RU2601044C2 - Method of forming carbon nano-objects on glass-ceramic substrates - Google Patents
Method of forming carbon nano-objects on glass-ceramic substrates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2601044C2 RU2601044C2 RU2015103713/02A RU2015103713A RU2601044C2 RU 2601044 C2 RU2601044 C2 RU 2601044C2 RU 2015103713/02 A RU2015103713/02 A RU 2015103713/02A RU 2015103713 A RU2015103713 A RU 2015103713A RU 2601044 C2 RU2601044 C2 RU 2601044C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- objects
- glass
- ceramic
- carbon
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к области синтеза островковых металлических катализаторов и углеродных нанообъектов напылением веществ в вакууме и может найти применение в промышленности для производства нанообъектов и наноструктурированных пленок.The alleged invention relates to the field of synthesis of island metal catalysts and carbon nano-objects by sputtering in a vacuum and can be used in industry for the production of nano-objects and nanostructured films.
Известен способ получения наноструктурированных пленочных покрытий (см. например, патент №2371513, С23С 14/24, РФ), состоящий из нанесения наноструктурированного пленочного покрытия на подложку при температуре, меньшей 0,3 Тпл (Тпл - температура плавления) материала подложки, включающий плазменное нанесение покрытий в вакууме при включении одного или нескольких генераторов, облучение слоя покрытия пучком высокоэнергетических ионов имплантера.A known method of producing nanostructured film coatings (see, for example, patent No. 2371513,
Недостатком данного способа является отсутствие возможности оперативного контроля структуры получаемой пленки.The disadvantage of this method is the lack of operational monitoring of the structure of the resulting film.
Известен способ получения углеродного наноматериала, содержащего металл (см., например, патент №2360036, С23С 26/00, РФ), заключающийся в том, что в вакууме на подложку из диэлектрического материала осаждают испаряемое в вакууме серебро и испаряемый в вакууме с помощью плазмы углеродный материал. Осаждение серебра осуществляют перед осаждением углеродного материала. Испарение углеродного материала, в качестве которого используют графит, осуществляют импульсным дуговым разрядом.A known method for producing carbon nanomaterial containing metal (see, for example, patent No. 2360036, С23С 26/00, RF), which consists in the fact that in vacuum deposited in a vacuum of dielectric material silver evaporated in vacuum and evaporated in vacuum using plasma carbon material. The deposition of silver is carried out before the deposition of carbon material. The evaporation of carbon material, which is used as graphite, is carried out by a pulsed arc discharge.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности проведения активного контроля промежуточных стадий синтеза наноструктурной пленки.The disadvantage of this method is the inability to conduct active control of the intermediate stages of the synthesis of a nanostructured film.
За прототип принят способ контроля удельного поверхностного сопротивления тонких резистивных пленок в процессе осаждения (см., например, патент №2032237, РФ), заключающийся в том, что в вакуумной установке напыления размещают основной контрольный образец вместе с рабочими подложками в зоне осаждения, осаждают резистивный материал на поверхности основного контрольного образца и рабочих подложек, подключают омметр к основному контрольному образцу после образования на его поверхности сплошной пленки и прекращают осаждение резистивного материала в момент достижения заданного значения величины сопротивления. Также в зоне осаждения размещают дополнительный контрольный образец, при этом перед осаждением резистивного материала к дополнительному контрольному образцу подключают омметр, а подключение омметра к основному контрольному образцу осуществляют в момент достижения на дополнительном контрольном образце толщины резистивной пленки, соответствующей значению сопротивления R1, выбранному из соотношения R1=(1,2-1,4)R, где R - заданное значение величины сопротивления основного контрольного образца, соответствующее заданному значению удельного поверхностного сопротивления, Ом.The prototype adopted a method of controlling the specific surface resistance of thin resistive films during the deposition process (see, for example, patent No. 2032237, RF), which consists in the fact that the main control sample is placed in the vacuum deposition unit together with the working substrates in the deposition zone, the resistive is deposited material on the surface of the main control sample and working substrates, connect an ohmmeter to the main control sample after the formation of a continuous film on its surface and stop the deposition of the resistive mat Series at the time of reaching the set value of the resistance value. An additional control sample is also placed in the deposition zone, and an ohmmeter is connected to the additional control sample before deposition of the resistive material, and the ohmmeter is connected to the main control sample when the thickness of the resistive film on the additional control sample corresponds to the resistance value R 1 selected from the ratio R 1 = (1.2-1.4) R, where R is the set value of the resistance value of the main control sample corresponding to the set value of the specific surface resistance, Ohm.
Недостатком способа-прототипа является то, что в нем невозможно контролировать параметры пленки до образования мостиковой проводимости, т.е. в нем невозможно производить контроль процесса синтеза пленки на стадии островковой структуры.The disadvantage of the prototype method is that it is impossible to control the film parameters before the formation of bridge conductivity, i.e. it is impossible to control the process of film synthesis at the stage of the island structure.
Техническая задача изобретения - формирование островкового пленочного катализатора на ситалловых подложках для последующего синтеза углеродных нанообъектов на его поверхности.The technical task of the invention is the formation of an island film catalyst on a ceramic substrate for the subsequent synthesis of carbon nanoobjects on its surface.
Техническая задача достигается тем, что в способе формирования углеродных нанообъектов на ситалловых подложках проводят технологический контроль электрофизических параметров структуры островкового пленочного катализатора при синтезе наноструктурных объектов, размещают контрольный образец вместе с рабочими подложками в зоне напыления, напыляют резистивный материал на поверхности рабочих подложек и контрольного образца, находящихся в равных условиях, производят контроль электрофизических параметров формируемой островковой структуры из материала катализатора посредством измерения емкости островковой структуры, образующейся на контрольном образце, прекращают напыление катализатора при достижении пикового значения емкости образованной островковой структуры катализатора на контрольном образце, затем начинают процесс напыления углерода на островковую структуру катализатора, образованную на поверхности контрольного образца и рабочих подложек, контролируют сопротивление структуры, состоящей из образующихся углеродных нанообъектов на контрольном образце, прекращают процесс напыления углерода при фиксации резкого уменьшения сопротивления сформированной структуры из углеродных нанообъектов, синтезированных на поверхности островковой структуры катализатора.The technical problem is achieved by the fact that in the method of forming carbon nanoobjects on glass-metal substrates, technological control of the electrophysical structure parameters of the island film catalyst is carried out during the synthesis of nanostructured objects, a control sample is placed together with the working substrates in the deposition zone, resistive material is deposited on the surface of the working substrates and the control sample, being in equal conditions, they control the electrophysical parameters of the formed islet stream tours from the catalyst material by measuring the capacity of the insular structure formed on the control sample, stop the catalyst deposition when the peak value of the capacity of the formed insular structure of the catalyst on the control sample is reached, then the process of carbon deposition on the insular structure of the catalyst formed on the surface of the control sample and working substrates control the resistance of the structure consisting of the formed carbon nanoobjects on the control sample, p they stop the process of carbon deposition while fixing a sharp decrease in the resistance of the formed structure from carbon nano-objects synthesized on the surface of the island structure of the catalyst.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что для проведения активного технологического контроля формирования топологии островковых пленочных катализаторов, обеспечивающих последующий синтез наноструктур заданных геометрических параметров, в вакуумную камеру рядом с поверхностью рабочих подложек устанавливают контрольный образец, изготовленный предварительно на ситалловой подложке путем нанесения двух параллельных медных контактов, например, шириной 5 мм длиной 30 мм, находящихся друг от друга на расстоянии 40 мм (фиг. 1). Контрольный образец подключают к измерительной аппаратуре (прибор для измерения сопротивления и емкости). В вакуумной камере создают необходимые технологические условия для проведения напыления катализатора.The essence of the proposed method lies in the fact that to carry out active technological control of the formation of the topology of island film catalysts, which provide subsequent synthesis of nanostructures of predetermined geometric parameters, a control sample is installed in the vacuum chamber near the surface of the working substrates, preliminarily made on a ceramic metal by applying two parallel copper contacts for example, a width of 5 mm and a length of 30 mm, located at a distance of 40 mm from each other (Fig. 1). The control sample is connected to measuring equipment (a device for measuring resistance and capacitance). In the vacuum chamber create the necessary technological conditions for the deposition of the catalyst.
Производят одновременно напыление катализатора на контрольные образцы и рабочие подложки. Поскольку контрольный образец находится в практически равных технологических условиях с рабочими подложками, то на поверхности рабочих подложек и на поверхности контрольного образца формируется близкая по топологическим параметрам островковая пленка из материала катализатора. На всем протяжении процесса напыления катализатора контролируют емкость между электродами контрольного образца. При достижении пикового значения емкости на контрольном образце, процесс напыления катализатора завершают. Начинают напылять электропроводящее вещество, из которого синтезируются нанообъекты на поверхности катализатора на контрольном образце и рабочих подложках.The catalyst is simultaneously sprayed onto control samples and working substrates. Since the control sample is in almost equal technological conditions with the working substrates, an island film of the catalyst material close in topological parameters is formed on the surface of the working substrates and on the surface of the control sample. Throughout the process of deposition of the catalyst control the capacitance between the electrodes of the control sample. Upon reaching the peak value of the capacitance in the control sample, the process of deposition of the catalyst is completed. An electrically conductive substance begins to sputter, from which nano-objects are synthesized on the surface of the catalyst on a control sample and working substrates.
Синтез углеродных нанообъектов, как показывает практика, происходит на катализаторах, образующих карбиды (например, никель, железо, кобальт и др. металлы, стоящие до водорода в ряду напряженности) и не образующих карбиды (например, медь, серебро, золото, платина и др. металлы, стоящие после водорода в ряду напряженности). Металлические карбидообразующие катализаторы в основном применяются при синтезе углеродных нанообъектов методом пиролиза углеводородов, данные процессы требуют высоких температур порядка 500-800°C. Данным методом невозможно производить синтез нанообъектов на легкоплавких поверхностях, например пластиках, пластмассах и др. Для этого применим другой способ синтеза нанообъектов - напыление в вакууме. Синтез нанообъектов на поверхности в вакууме производиться при предварительном нанесении катализатора, например из суспензии на центрифуге, выпариванием раствора, напылением в вакууме и др. Метод вакуумного напыления отличается от других тем, что позволяет получать химически чистые катализаторы, что в дальнейшем положительно влияет на качество синтезируемых нанообъектов и, следовательно, на их практическую ценность и цену. Однако этот метод технически сложен в настройке, так как является многовариативным из-за чего зачастую сложно добиться The synthesis of carbon nanoobjects, as practice shows, occurs on catalysts that form carbides (for example, nickel, iron, cobalt and other metals that are in the order of hydrogen before hydrogen) and do not form carbides (for example, copper, silver, gold, platinum, etc. . Metals standing after hydrogen in a series of tension). Metal carbide-forming catalysts are mainly used in the synthesis of carbon nano-objects by hydrocarbon pyrolysis, these processes require high temperatures of the order of 500-800 ° C. Using this method, it is impossible to synthesize nanoobjects on fusible surfaces, such as plastics, plastics, etc. To do this, we apply another method for the synthesis of nanoobjects - spraying in vacuum. The synthesis of nanoobjects on the surface in vacuum is carried out by preliminary application of the catalyst, for example, from a suspension in a centrifuge, by evaporation of the solution, by spraying in vacuum, etc. The vacuum spraying method differs from others in that it allows one to obtain chemically pure catalysts, which subsequently positively affects the quality of the synthesized nanoobjects and, therefore, on their practical value and price. However, this method is technically difficult to configure, as it is multivariate, which is often difficult to achieve.
необходимой повторяемости процесса синтеза нанообъектов. В статье «Образование наноостровков при осаждении меди на поверхность Cu(111)-(9×9)-Ag» авторами В.Ю. Юровым и др. объясняются механизмы формирования островков и причина их стабильности. Как показано авторами с помощью анализа серии СТМ-изображений центрами зародышеобразования островков являются петлевые дислокации. Также центрами зародышеобразования могут служить дефекты, например нано- и микрошероховатость на поверхности, которая осталась после шлифовки и полировки.the necessary repeatability of the process of synthesis of nano-objects. In the article "The formation of nanoislands during the deposition of copper on the surface of Cu (111) - (9 × 9) -Ag" by V.Yu. Yurov et al. Explain the mechanisms of island formation and the reason for their stability. As shown by the authors, by analyzing a series of STM images, the nucleation centers of islands are loop dislocations. Also, nucleation centers can serve as defects, for example, nano- and micro-roughness on the surface, which remained after grinding and polishing.
На всем протяжении процесса синтеза нанообъектов контролируют сопротивление между электродами контрольного образца. При резком уменьшении сопротивления на контрольном образце процесс синтеза нанообъектов завершают. Затем из вакуумной камеры извлекают контрольный образец и рабочие подложки с синтезированными на их поверхности нанообъектами.Throughout the process of synthesis of nano-objects control the resistance between the electrodes of the control sample. With a sharp decrease in resistance in the control sample, the process of synthesis of nano-objects is completed. Then, a control sample and working substrates with nano-objects synthesized on their surface are removed from the vacuum chamber.
Для проверки работоспособности разработанного способа была проведена серия экспериментов. В качестве рабочих подложек были взяты подложки из полированного ситалла. Контрольные образцы изготавливали на идентичных рабочих подложках (ситалловых пластинах) путем напыления на них двух параллельных медных электродов (Фиг. 1). Напыляемые материалы - гранулы меди и графитовые электроды. Эксперименты по получению нанообъектов проводили на установке вакуумного напыления УВН-71 с модернизированным дуговым испарителем углерода (дистанционный подвод электродов). Для контроля электрических параметров между электродами контрольного образца использовали прибор Е7-22 (измеритель LCR) производства компании CHY Firemate Co., Ltd. (CHY), внесенный в Государственный реестр средств измерений под номером 24969-08.To test the performance of the developed method, a series of experiments was carried out. As working substrates, substrates from polished glass were taken. Control samples were made on identical working substrates (glass plates) by spraying on them two parallel copper electrodes (Fig. 1). The sprayed materials are copper granules and graphite electrodes. The experiments on obtaining nano-objects were carried out on a UVN-71 vacuum deposition unit with a modernized arc carbon evaporator (remote supply of electrodes). To control the electrical parameters between the electrodes of the control sample, an E7-22 instrument (LCR meter) manufactured by CHY Firemate Co., Ltd. was used. (CHY), entered in the State register of measuring instruments under the number 24969-08.
Контрольные образцы подготавливают следующим образом. На ситалловую пластину в вакууме 7·10-5 мм рт.ст. через маску в виде двух параллельных окон напыляли сплошную пленку меди. Затем, присоединив LCR-метр к полученным площадкам, напыляли катализатор (медь) на всю поверхность подложки, короткими интервалами времени, производили измерение сопротивления и емкости между контактными площадками контрольного образца после каждого промежутка напыления, напыление продолжали до получения сплошной пленки, определяя данный параметр по результатам измерения сопротивления и емкости. Для контроля электрических параметров островковой структуры медного катализатора измерительную аппаратуру подключали по схеме (Фиг. 2(I)). Опыт по напылению меди повторяли десять раз для исключения случайных результатов, средние значения сопротивления и емкости между контактными площадками контрольного образца в зависимости от времени напыления представлены в таблице 1.Control samples are prepared as follows. On a glass plate in
По данным таблицы 1 построены графики зависимости от времени напыления сопротивления и емкости островковой пленочной структуры катализатора между площадками контрольного образца (Фиг. 3, Фиг. 4).According to table 1, graphs are plotted against the deposition time of the resistance and capacitance of the island film structure of the catalyst between the sites of the control sample (Fig. 3, Fig. 4).
На графике (Фиг. 3) резкое изменение сопротивления на начальных временных отрезках показывает неоднозначный результат. С одной стороны, это может объясняться образованием очень тонкой сплошной пленки толщиной меньше длины Дебая (τ≈1,0 мкм). С другой стороны, это изменение, как показала электронная микроскопия, связано с образованием островковой структуры, с увеличением путей мостиковой проводимости. На практике механизмы уменьшения сопротивления при напылении могут осуществляться параллельно или с временным сдвигом.On the graph (Fig. 3), a sharp change in resistance at the initial time intervals shows an ambiguous result. On the one hand, this can be explained by the formation of a very thin continuous film with a thickness less than the Debye length (τ≈1.0 μm). On the other hand, this change, as shown by electron microscopy, is associated with the formation of an insular structure, with an increase in the pathways of bridge conductivity. In practice, mechanisms for reducing resistance during spraying can be carried out in parallel or with a temporary shift.
Ожидаемое изменение емкости при напылении до сплошной пленки без предварительного формирования островковой структуры должно выражаться в резком уменьшении значений емкости в момент образования сплошной, даже мономолекулярной пленки. В данном случае происходит увеличение емкости в тот момент, когда по данным сопротивления уже существует сплошная тонкая пленка или существует мостиковая проводимость, т.е. контактные площадки на образце уже связаны «мостиками» и емкость не должна возрастать. Однако пиковое изменение емкости (Фиг. 4) свидетельствует о преобладании механизма образования островковых структур с мостиковой проводимостью, объединяющей островки только вблизи контактных площадок. Уменьшение сопротивления в таком случае можно объяснить за счет эффекта туннелирования носителей заряда между образующимися островками.The expected change in capacitance during deposition to a continuous film without preliminary formation of an island structure should be expressed in a sharp decrease in the capacitance values at the time of formation of a continuous, even monomolecular film. In this case, the capacitance increases at the moment when, according to the resistance data, a continuous thin film already exists or bridge conductivity exists, i.e. pads on the sample are already connected by “bridges” and the capacity should not increase. However, the peak change in capacitance (Fig. 4) indicates the predominance of the mechanism of formation of island structures with bridge conductivity, uniting the islands only near the contact pads. The decrease in resistance in this case can be explained by the effect of tunneling of charge carriers between the formed islands.
Увеличение емкости в показанный на графике период более достоверно можно объяснить увеличением «площади» обкладки (периметра контактной площадки) конденсатора, образованного островковой пленочной структурой и уменьшением расстояния между островками в процессе напыления, а последующее снижение емкости - развитием процесса формирования сплошной «мостиковой» структуры между площадками.The increase in capacity during the period shown on the graph can be more reliably explained by an increase in the “area” of the lining (perimeter of the contact area) of the capacitor formed by the island film structure and a decrease in the distance between the islands during the deposition process, and a subsequent decrease in capacity due to the development of the formation of a continuous “bridge” structure between sites.
Экспериментальным путем установлено, что процесс синтеза углеродных нанообъектов идет эффективнее при напылении углерода не на сплошную металлическую пленку, а на пленку, имеющую островковую структуру, что предположительно связано с большим числом центров начала роста. Таким образом, при синтезе углеродных нанообъектов предпочтение следует отдать островковой структуре металлической пленки, границу которой можно определить началом увеличения и пиком емкости на графике (фиг. 4), т.к. в данном случае измеряемая емкость становиться максимальной. Это происходит, когда на подложке формируется максимальное количество островков на минимальном расстоянии друг от друга.It has been experimentally established that the process of synthesis of carbon nano-objects proceeds more efficiently when carbon is deposited not on a continuous metal film, but on a film having an island structure, which is presumably associated with a large number of centers of the onset of growth. Thus, in the synthesis of carbon nano-objects, preference should be given to the island structure of the metal film, the boundary of which can be determined by the beginning of the increase and the peak of the capacitance on the graph (Fig. 4), because in this case, the measured capacity becomes maximum. This occurs when the maximum number of islands is formed on the substrate at a minimum distance from each other.
При приведенных выше геометрических параметрах контрольного образца экспериментальным путем было определено, что диапазон сопротивления и возрастания емкости, свидетельствующих об оптимальной для синтеза островковой структуре меди на подложке при описанных параметрах контрольного образца находится в диапазоне R≈200 кОм - 80 кОм, С≈2000 нФ - 3000 нФ. При других параметрах контрольного образца оптимальная структура будет формироваться при достижении других значений сопротивления и емкости, однако для автоматизации процесса синтеза островкового катализатора достаточно отслеживания момента пика емкости между электродами контрольного образца.With the above geometric parameters of the control sample, it was experimentally determined that the range of resistance and increase in capacitance, which are indicative of the optimal island structure of copper on the substrate for the described parameters of the control sample, are in the range R≈200 kOhm - 80 kOhm, С≈2000 nF - 3000 nF. With other parameters of the control sample, the optimal structure will be formed when other values of resistance and capacitance are reached, however, to automate the synthesis of the island catalyst, it is sufficient to track the peak moment of the capacitance between the electrodes of the control sample.
По полученным данным проводили серию экспериментов по получению островковой структуры, затем производили напыление углерода, контролируя электрические параметры между электродами подложки (Фиг. 2(II)). Напыление производили короткими интервалами (дискретно). Полученные данные представлены в таблице 2.According to the data obtained, a series of experiments was carried out to obtain an island structure, then carbon was sprayed, controlling the electrical parameters between the substrate electrodes (Fig. 2 (II)). Spraying was performed in short intervals (discrete). The data obtained are presented in table 2.
По полученным данным построен график зависимости сопротивления от времени напыления (Фиг. 5).According to the data obtained, a graph of the resistance versus spraying time is plotted (Fig. 5).
Фиксация резкого изменения сопротивления в процессе напыления углерода (резкий спад графика (Фиг. 5)), свидетельствует о том, что синтезируемые нанообъекты начали «массово» замыкать «островки» на пленке катализатора. Фотографии, полученные с помощью электронного микроскопа островковой структуры катализатора до начала напыления (Фиг. 6, а), при напылении углерода в течение 20 секунд (Фиг. 6, б). Как показали исследования полученных наноструктурных пленок в электронном микроскопе, дальнейшее продолжение напыления углерода после резкого падения сопротивления синтезируемой пленки не приводит к существенному увеличению доли нанообъектов (Фиг. 6, в), а возрастает образование аморфного углерода (сажи), следовательно, проводить синтез нанообъектов при фиксации резкого падения сопротивления пленки на контрольном образце нецелесообразно в связи с необходимостью в последующей очистке нанообъектов от аморфного углерода.The fixation of a sharp change in resistance in the process of carbon deposition (a sharp decline in the graph (Fig. 5)) indicates that the synthesized nano-objects began to "massively" close the "islands" on the catalyst film. Photographs taken with an electron microscope of the insular structure of the catalyst before deposition (Fig. 6, a), with carbon deposition for 20 seconds (Fig. 6, b). As shown by studies of the obtained nanostructured films in an electron microscope, a further continuation of carbon deposition after a sharp drop in the resistance of the synthesized film does not lead to a significant increase in the proportion of nano-objects (Fig. 6c), but the formation of amorphous carbon (soot) increases, and therefore, the synthesis of nano-objects at fixing a sharp drop in the film resistance on the control sample is impractical due to the need for subsequent cleaning of nano-objects from amorphous carbon.
Основным преимуществом заявляемого способа в сравнении с прототипами является то, что он позволяет в режиме реального времени отслеживать динамику синтеза островкового катализатора, определять топологические параметры пленки катализатора по средством измерения электрических параметров и по измеренным параметрам принимать решение о прекращении напыления островкового катализатора и начале процесса синтеза на ней углеродных нанообъектов, тогда как в способе-прототипе возможно определять только один параметр - сопротивление, измерение которого возможно только на этапе формирования сплошной пленки. Также в заявляемом способе используется только один контрольный образец, что упрощает конструкцию и уменьшает затраты на их производство, а заметное влияние контрольно-измерительной аппаратуры на процесс формирования пленки на контрольном образце исключается тем, что в отличие от прототипа контрольно-измерительная аппаратура подключается только в момент проведения измерения, тем самым почти полностью исключая влияние наводимых ею полей на процесс синтеза островкового катализатора и углеродных нанообъектов. Для повышения повторяемости результатов процесса синтеза при фиксации начала резкого изменения, измеряемых значений сопротивления и емкости, частоту выборки увеличивают, вплоть до перехода на измерение электрических параметров в режиме реального времени. Как показали эксперименты при напылении островкового катализатора оптимальное время прекращения напыления меди возможно прогнозировать по пику емкости между контактами на контрольном образце, а завершение процесса напыления углерода при синтезе нанообъектов возможно производить при регистрации резкого изменения сопротивления между контактами на контрольном образце. Это значительно упрощает задачу для подключения контрольно-измерительной аппаратуры и требует применения только одного контрольного образца на протяжении всего технологического процесса.The main advantage of the proposed method in comparison with prototypes is that it allows real-time monitoring of the dynamics of synthesis of islet catalyst, determining the topological parameters of the catalyst film by measuring electrical parameters and using the measured parameters to decide to stop spraying the islet catalyst and start the synthesis process on carbon nanoobjects, while in the prototype method it is possible to determine only one parameter - resistance, measured which is possible only at the stage of formation of a continuous film. Also, in the claimed method, only one control sample is used, which simplifies the design and reduces the cost of their production, and the noticeable influence of the control and measuring equipment on the process of film formation on the control sample is eliminated by the fact that, unlike the prototype, the control and measuring equipment is connected only at the moment measurements, thereby almost completely eliminating the influence of the fields induced by it on the synthesis of an island catalyst and carbon nano-objects. To increase the repeatability of the results of the synthesis process when fixing the onset of a sharp change, the measured values of resistance and capacitance, the sampling frequency is increased, up to the transition to measuring electrical parameters in real time. As experiments showed when sputtering an island catalyst, the optimal time to stop copper deposition can be predicted from the peak of the capacitance between the contacts on the control sample, and the completion of the carbon deposition process in the synthesis of nano-objects can be done when a sharp change in resistance between the contacts on the control sample is recorded. This greatly simplifies the task of connecting instrumentation and requires the use of only one control sample throughout the entire process.
Таким образом, разработанный способ формирования углеродных нанообъектов на ситалловых подложках обладает существенными преимуществами перед уже известными способами указанного назначения, что, несомненно, позволит использовать их при контроле параметров островковых катализаторов и поиске оптимальных режимов процесса синтеза нанообъектов. Контроль в реальном режиме времени стадий процесса получения островковой структуры пленочного катализатора и синтеза на нем нанообъектов позволяет вносить корректировки в технологические режимы и проводить синтез нанообъектов по наиболее выгодным технологическим режимам, при этом получать нанообъекты высокого качества и заданного вида, что также позволит исключать технологические операции по последующей очистке продуктов синтеза от примесей (аморфного углерода, сажи), требующих энергетических затрат и химических реактивов.Thus, the developed method for the formation of carbon nanoobjects on glass-metal substrates has significant advantages over the already known methods for this purpose, which, undoubtedly, will allow them to be used to control the parameters of island catalysts and to search for optimal modes of the synthesis of nanoobjects. Real-time control of the stages of the process of obtaining the island structure of the film catalyst and the synthesis of nano-objects on it allows you to make adjustments to the technological modes and to synthesize nano-objects according to the most favorable technological modes, while receiving high-quality and specified nano-objects, which will also exclude technological operations by subsequent purification of the synthesis products from impurities (amorphous carbon, soot), requiring energy costs and chemical reagents.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015103713/02A RU2601044C2 (en) | 2015-02-04 | 2015-02-04 | Method of forming carbon nano-objects on glass-ceramic substrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015103713/02A RU2601044C2 (en) | 2015-02-04 | 2015-02-04 | Method of forming carbon nano-objects on glass-ceramic substrates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015103713A RU2015103713A (en) | 2016-08-27 |
| RU2601044C2 true RU2601044C2 (en) | 2016-10-27 |
Family
ID=56851843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015103713/02A RU2601044C2 (en) | 2015-02-04 | 2015-02-04 | Method of forming carbon nano-objects on glass-ceramic substrates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2601044C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2746646C1 (en) * | 2020-07-23 | 2021-04-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») | Method and device for monitoring technological parameters of the process of forming high-efficiency catalyst on electrodes of solid oxide fuel cells |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2032237C1 (en) * | 1992-02-04 | 1995-03-27 | Научно-исследовательский институт измерительных систем | Method of check of specific surface resistance of thin resistive films in process of precipitation |
| RU2338683C2 (en) * | 2004-01-29 | 2008-11-20 | Интернэшнл Бизнес Машинз Корпорейшн | Vertical structure of semiconductor device and method of formation thereof |
| US8592261B2 (en) * | 2010-08-27 | 2013-11-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for designing semiconductor device |
| US8907384B2 (en) * | 2006-01-26 | 2014-12-09 | Nanoselect, Inc. | CNT-based sensors: devices, processes and uses thereof |
-
2015
- 2015-02-04 RU RU2015103713/02A patent/RU2601044C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2032237C1 (en) * | 1992-02-04 | 1995-03-27 | Научно-исследовательский институт измерительных систем | Method of check of specific surface resistance of thin resistive films in process of precipitation |
| RU2338683C2 (en) * | 2004-01-29 | 2008-11-20 | Интернэшнл Бизнес Машинз Корпорейшн | Vertical structure of semiconductor device and method of formation thereof |
| US8907384B2 (en) * | 2006-01-26 | 2014-12-09 | Nanoselect, Inc. | CNT-based sensors: devices, processes and uses thereof |
| US8592261B2 (en) * | 2010-08-27 | 2013-11-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for designing semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2746646C1 (en) * | 2020-07-23 | 2021-04-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») | Method and device for monitoring technological parameters of the process of forming high-efficiency catalyst on electrodes of solid oxide fuel cells |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015103713A (en) | 2016-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4170662A (en) | Plasma plating | |
| JP5208139B2 (en) | Diamond-like carbon film forming apparatus and method for forming diamond-like carbon film | |
| US4935303A (en) | Novel diamond-like carbon film and process for the production thereof | |
| KR101371008B1 (en) | Microstructure and its fabrication method, sensor device, and raman spectroscopy device | |
| Pulker et al. | Adhesion | |
| US8053058B2 (en) | Spray-coated member having an excellent resistance to plasma erosion and method of producing the same | |
| CN110016803B (en) | High-temperature-resistant electric heating fiber and application thereof | |
| US2724663A (en) | Plural metal vapor coating | |
| DE102006055895A1 (en) | Etch-resistant heater and assembly thereof | |
| CN105648403A (en) | MoS2/Cu nanometer particle SERS substrate and preparing method thereof | |
| RU2601044C2 (en) | Method of forming carbon nano-objects on glass-ceramic substrates | |
| Fattah-alhosseini et al. | On the electrochemical behavior of PVD Ti-coated AISI 304 stainless steel in borate buffer solution | |
| RU2608858C2 (en) | Glass with optically transparent protective coating and method of its production | |
| CN110022623B (en) | Preparation and application of high-temperature-resistant electric heating fiber | |
| CN115142062B (en) | Self-cleaning composite SERS substrate and preparation method thereof | |
| JP6461091B2 (en) | Method for diamond deposition | |
| US20150252466A1 (en) | High surface areas (hsa) coatings and methods for forming the same | |
| CN112176296B (en) | Self-assembly gap-adjustable gold nano-film preparation method | |
| Ionascu et al. | Technologies for thin layers on ceramics substrate | |
| Juzeliūnas et al. | Microgravimetric corrosion study of magnetron-sputtered Co-Cr-Mo and Ni-Cr-Mo alloys in an oxygen-containing atmosphere | |
| CN106637110B (en) | The preparation method of osmium membrane resistance type atomic oxygen density sensor chip | |
| Chopra et al. | Thin film technology: An introduction | |
| RU2773965C1 (en) | Method for coating acupuncture needle | |
| Zdunek | Synthesis of Al2O3 condensates from impulse plasma | |
| Churilov et al. | Morphological structure of the Pb island films melted on the Ta layer surface |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170205 |