RU2718467C1 - Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания - Google Patents
Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2718467C1 RU2718467C1 RU2018139628A RU2018139628A RU2718467C1 RU 2718467 C1 RU2718467 C1 RU 2718467C1 RU 2018139628 A RU2018139628 A RU 2018139628A RU 2018139628 A RU2018139628 A RU 2018139628A RU 2718467 C1 RU2718467 C1 RU 2718467C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bismuth
- films
- molecular layering
- temperature
- production
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/4505—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application
- C04B41/4529—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application applied from the gas phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/4505—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application
- C04B41/455—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application the coating or impregnating process including a chemical conversion or reaction
- C04B41/4554—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application the coating or impregnating process including a chemical conversion or reaction the coating or impregnating material being an organic or organo-metallic precursor of an inorganic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
- C04B41/5036—Ferrites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/87—Ceramics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к тонкопленочной технологии получения мультиферроиков, а именно к получению наноразмерных пленок феррита висмута, которые обладают свойствами мультиферроика при комнатной температуре, и может быть использовано в производстве устройств записи, хранения и обработки информации, в том числе устройств спинтроники. Сущность способа включает получение пленки феррита висмута на поверхности r-плоскости сапфировой подложки методом молекулярного наслаивания с использованием металлоорганических соединений висмутсодержащего и железосодержащего прекурсоров с последующим отжигом в атмосфере воздуха при температуре 630-670°C в течение 1 часа при нормальном атмосферном давлении. Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии молекулярного наслаивания наноразмерных эпитаксиальных слоев мультиферроика BiFeO3 и улучшении качества получаемых пленок. 1 пр., 3 ил.
Description
Изобретение относится к тонкопленочной технологии получения мультиферроиков, а именно получению наноразмерных пленок феррита висмута, которые обладают свойствами мультиферроика при комнатной температуре и может быть использовано в производстве устройств записи, хранения и обработки информации, в том числе устройств спинтроники.
Сущность способа включает получение пленки феррита висмута на поверхности r – плоскости сапфировой подложки методом молекулярного наслаивания с использованием металлоорганических соединений висмутсодержащего и железосодержащего прекурсоров с последующим отжигом в атмосфере воздуха при температуре 630 - 670°C в течении 1 часа при нормальном атмосферном давлении.
Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии молекулярного наслаивания наноразмерных эпитаксиальных слоев мультиферроика BiFeO3 и улучшении совершенства получаемых пленок.
Известен способ получения RU 2616305 где раствор смеси абиетата висмута и абиетата железа в органическом растворителе с концентрацией 0,05-1,5 мг/г в равномольном их соотношении наносят на подложку, например стеклянную, сушат, нагревают до температуры обжига и обжигают при температуре 500-600°С. Абиетаты железа (III) и висмута (III) получают взаимодействием нитратов висмута и железа с абиетиновой кислотой в расплаве.
Недостатками данного способа являются сложность избавления от остаточных примесей продуктов реакции в пленке, сложность получения ультра тонких слоев феррита висмута со свойством ферромагнетика. Плохая адгезия с подложечным материалом.
В работе авторами Zhen-Zheng Jiang et al. (Epitaxial growth of BiFeO3 films on SrRuO3/SrTiO3, Materials Characterization 131 (2017) 217 – 223) использован метод лазерной абляции, именуемый в зарубежной литературе как Pulsed laser deposition (PLD), где получены тонкие пленки феррита висмута на подложке SrTiO3 (001) с буферным слоем SrRuO3.
Недостатками данного способа являются трудоемкая аппаратура для реализации процесса получения, неравномерность толщин получаемых пленок на подложечном материале, неконтролируемость процессом послойного образования наноразмерных пленок BiFeO3.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ авторов Andrew R. Akbashev et. al (A Facile Route for Producing Single-Crystalline Epitaxial Perovskite Oxide Thin Films, Nano Lett. 2014, 14, 44−49). В данной работе сообщается как процесс низковакуумного давления, сопровождаемый несколькими минутами отжига, обеспечивает эпитаксиальные тонкие пленки BiFeO3(001) на подложке SrTiO3(001) при температуре примерно на 450°C ниже, чем у методов осаждения металлорганических соединений из газовой фазы, именуемый в зарубежной литературе как Metalorganic chemical vapour deposition (MOCVD). В работе оспаривается, что метод молекулярного наслаивания именуемый в зарубежное литературе как Atomic Layer Deposition (ALD), не подходит для получения высококачественных химически сложных оксидных пленок на перовскитных подложках.
Недостатком способа является формирование паразитной фазы муллита при температуре обжига до 675°C и селенита при температуре обжига до 740°C при использовании в процессе подложек перовскитной структуры.
Цель настоящего изобретения - получение наноразмерных пленок мультиферроика BiFeO3 высокого качества при температуре обжига до 670°C и без паразитных фаз.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения композиции Bi-Fe-O при молекулярном наслаивании прекурсоров с содержанием атомов Bi и Fe на полированной r–плоскости поверхности сапфировой монокристаллической подложки образует слой BiFeO3 стехиометрического состава. Использование подложки сапфира с r-плоскостью к поверхности (другое обозначение данной кристаллографической плоскости [1-102] (Jie-Jun Wu et al. Journal of Crystal Growth 311 (2009) 4473–4477)) позволяет получить предельно резкую границу пленка-подложка. Требуемая толщина пленки регулируется количеством циклов в процессе молекулярного наслаивания. После полученную структуру помещают в печь и отжигают в атмосфере воздуха при температуре 630-670°C в течение до одного часа. На фигурах 1 и 2 показана полученная кристаллографически упорядоченная структура эпитаксиально наращенной пленки BiFeO3 на подложке r-Al2O3.
Сущность способа включает получение пленки феррита висмута на поверхности r–плоскости сапфировой подложки методом молекулярного наслаивания с использованием металлоорганических соединений висмут содержащегося и железосодержащего прекурсоров с последующим отжигом в атмосфере воздуха при температуре 630 - 670°C в течении до 1 часа при нормальном атмосферном давлении.
Пример конкретного выполнения.
Осаждение проводилось на установке ALD CERAM ML-200. Подготовленные подложки из оксида алюминия помещают в вакуумную камеру. Подложки полированные с одной стороны и имеют r–плоскость к поверхности. Подложки были очищены ацетоном, изопропанолом и высушены потоком высокочистого проточного азота. Предварительный вакуум в камере составляет 10-3 Па. Подложку нагревают до температуры 250°C.
Для получения композиции Bi-Fe-O в качестве прекурсора для Bi используется Bi(mmp)3 трис(1-метокси-2-метил-2-пропокси) висмут, контейнер с которым нагревают до температуры 140°C. В качестве железосодержащего прекурсора используют ферроцен (Fe(C5H5)2, контейнер с которым нагревают до температуры 90°C. В промежутке между напуском прекурсора в камеру подается озон в течении 5 сек. Далее производится продувка газом носителем N2 чистотой 99,999%. Отношение между временами действия соответствующих импульсов держат в промежутке NFe:NBi ≈ 5:3. Впускные газопроводы, транспортирующие прекурсоры, находятся под температурой 150°C. В совокупности было осуществлено 220 циклов молекулярного наслаивания. Далее после окончания процесса образцы оставляют в камере до охлаждения. После вытаскиваем и кладем в печь для обжига при температуре 650оС. Время обжига составляет 60 мин.
На фигуре 1 показан скол структуры BiFeO3/r-Al2O3, изображение получено просвечивающей электронной микроскопией.
На фигуре 2 показан скол структуры BiFeO3/r-Al2O3 в более увеличенном масштабе участка границы раздела пленка-подложка фигуры 1.
На фигуре 3 показана электронограмма от пленки BiFeO3, полученная на поверхности подложки r-Al2O3. Из фигуры 3 видно, что рефлексы проявляются в ромбоэдрической R3c фазе.
Claims (1)
- Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания из источников металлоорганических соединений висмута и железа, отличающийся тем, что в качестве подложечного материала используют сапфировую подложку с r-плоскостью к поверхности, на которую наращивается фаза феррита висмута с последующим отжигом полученной структуры при температуре 635-670°C в течение 1 часа при нормальном атмосферном давлении.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139628A RU2718467C1 (ru) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139628A RU2718467C1 (ru) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2718467C1 true RU2718467C1 (ru) | 2020-04-08 |
Family
ID=70156430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018139628A RU2718467C1 (ru) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2718467C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU189902A1 (ru) * | В. Н. Бородулин Московский энергетический институт | Способ получения диэлектрических пленок | ||
US20100208005A1 (en) * | 2009-02-18 | 2010-08-19 | Takamichi Fujii | Film formation method, film formation device, piezoelectric film, piezoelectric device and liquid discharge device |
RU98993U1 (ru) * | 2010-07-06 | 2010-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Мэйпик" | Слоистая магнитострикционно-пьезоэлектрическая наноструктура на подложке |
US7869335B2 (en) * | 2007-10-09 | 2011-01-11 | Seagate Technology Llc | Multiple ferroelectric films |
US20150104575A1 (en) * | 2013-10-16 | 2015-04-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Multi-metal films, alternating film multilayers, formation methods and deposition system |
RU2013148506A (ru) * | 2013-10-30 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Способ получения нанопорошков на основе феррита висмута |
-
2018
- 2018-11-12 RU RU2018139628A patent/RU2718467C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU189902A1 (ru) * | В. Н. Бородулин Московский энергетический институт | Способ получения диэлектрических пленок | ||
US7869335B2 (en) * | 2007-10-09 | 2011-01-11 | Seagate Technology Llc | Multiple ferroelectric films |
US20100208005A1 (en) * | 2009-02-18 | 2010-08-19 | Takamichi Fujii | Film formation method, film formation device, piezoelectric film, piezoelectric device and liquid discharge device |
RU98993U1 (ru) * | 2010-07-06 | 2010-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Мэйпик" | Слоистая магнитострикционно-пьезоэлектрическая наноструктура на подложке |
US20150104575A1 (en) * | 2013-10-16 | 2015-04-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Multi-metal films, alternating film multilayers, formation methods and deposition system |
RU2013148506A (ru) * | 2013-10-30 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Способ получения нанопорошков на основе феррита висмута |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
AKBASHEV A.R. et al. "A Facile Route for Production Single-Crystalline Epitaxial Perovskite Oxide Thin Films", Nano Letters, 2014, 14, p.44-49. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Galazka | β-Ga2O3 for wide-bandgap electronics and optoelectronics | |
Wang et al. | Photoluminescence of ZnO films prepared by rf sputtering on different substrates | |
JP2003031846A (ja) | シリコン基板上に形成された酸化亜鉛半導体部材 | |
CN110373718B (zh) | 一种二维二硫化钨薄膜的制备方法 | |
Khranovskyy et al. | Morphology engineering of ZnO nanostructures | |
KR101917743B1 (ko) | 육방정계 질화붕소 시트, 그의 제조방법 및 이를 구비하는 전기소자 | |
WO2016024514A1 (ja) | アルミナ基板 | |
US20230243030A1 (en) | Method of growing monolayer transition metal dichalcogenides via sulfurization and subsequent sublimation | |
RU2718467C1 (ru) | Способ получения эпитаксиальных пленок феррита висмута методом молекулярного наслаивания | |
Lee et al. | Effects of the deposition condition on the microstructure and properties of ZnO thin films deposited by metal organic chemical vapor deposition with ultrasonic nebulization | |
Madapu et al. | Effect of strain relaxation and the Burstein–Moss energy shift on the optical properties of InN films grown in the self-seeded catalytic process | |
Shen et al. | Structural and optical properties of ZnO films on Si substrates using a γ-Al2O3 buffer layer | |
Wessler et al. | Textured ZnO thin films on (0001) sapphire produced by chemical solution deposition | |
Margueron et al. | Effect of deposition conditions on the stoichiometry and structural properties of LiNbO3 thin films deposited by MOCVD | |
Saenz et al. | Effects of synthesis parameters on CVD molybdenum disulfide growth | |
Terasako et al. | Structural and optical properties of ZnO films grown on ion-plated Ga doped ZnO buffer layers by atmospheric-pressure chemical vapor deposition using Zn and H2O as source materials | |
JP3657036B2 (ja) | 炭化ケイ素薄膜および炭化ケイ素薄膜積層基板の製造方法 | |
Uhrecký et al. | Use of magnetoplumbite and spinel ferrite seed layers for the growth of oriented Y ferrite thin films | |
Bhole et al. | Deposition of non-polar a-axis nanocrystalline ZnO thin films for light emitting applications | |
Abduev et al. | Preferred oriented ZnO films growth on nonoriented substrates by CVD | |
KR20030070675A (ko) | 원자층 증착법을 이용한 c축 배향 ZnO 박막 제조방법및 이를 이용한 광소자 | |
CN111690897A (zh) | 单原胞层二硒化钨薄膜及其生长方法 | |
Yang et al. | Effect of Processing Parameters on Monolayer MoS 2 Prepared by APCVD in a Quasiclosed Crucible | |
Kim et al. | MOCVD growth and annealing of gallium oxide thin film and its structural characterization | |
CN109980054A (zh) | 一种GaN纳米柱的制备方法以及一种LED器件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201113 |