1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал неорганической химии
  4. T. 68, № 5, 2023

Журнал неорганической химии, 2023, T. 68, № 5, стр. 651-657

Термодинамическое моделирование процесса синтеза пленок оксидов ванадия и его экспериментальная реализация

В. А. Шестаков a, b, *, В. А. Селезнев c, С. В. Мутилин c, В. Н. Кичай a, Л. В. Яковкина a

a Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН
630090 Новосибирск, пр-т Академика Лаврентьева, 3, Россия

b Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет
630008 Новосибирск, ул. Ленинградская, 113, Россия

c Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН
630090 Новосибирск, пр-т Академика Лаврентьева, 13, Россия

* E-mail: vsh@niic.nsc.ru

Поступила в редакцию 01.12.2022
После доработки 02.02.2023
Принята к публикации 03.02.2023

Аннотация

Проведено термодинамическое моделирование и экспериментальное исследование процесса синтеза пленок оксидов ванадия при разных температурах из прекурсора тетракис-этилметиламинованадий V[NC3H8]4 в присутствии кислорода и атмосфере аргона. При термодинамическом моделировании использовали метод расчета химических равновесий, основанный на минимизации энергии Гиббса системы. В экспериментальной части работы для синтеза пленок применяли методику атомно-слоевого осаждения. Результаты термодинамического моделирования и экспериментальные данные соответствуют друг другу и могут быть использованы для разработки методик синтеза пленочных покрытий на основе оксидов ванадия.

Ключевые слова: термодинамическое моделирование, атомно-слоевое осаждение, тонкие пленки, диоксид ванадия, пентаоксид ванадия

Список литературы

  1. Jager M.F., Ott C., Kraus P.M. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2017. V. 114. № 36. P. 9558. https://doi.org/10.1073/pnas.1707602114

  2. Morin F.J. // Phys. Rev. Lett. 1959. V. 3. № 1. P. 34. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.3.34

  3. Shao Z., Cao X., Luo H. et al. // NPG Asia Mater. 2018. V. 10. № 7. P. 581. https://doi.org/10.1038/s41427-018-0061-2

  4. Liu K., Lee S., Yang S. et al. // Mater. Today. 2018. V. 21. № 8. P. 875. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2018.03.029

  5. Lu C., Lu Q., Gao M. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. № 1. P. 114. https://doi.org/10.3390/nano11010114

  6. Schlag H.J., Scherber W. // Thin Solid Films. 2000. V. 366. № 1–2. P. 28. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(00)00711-2

  7. Kana Kana J.B., Ndjaka J.M., Vignaud G. et al. // Opt. Commun. 2011. V. 284. № 3. P. 807. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2010.10.009

  8. Sun J., Pribil G.K. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 421. P. 819. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.09.125

  9. Briggs R.M., Pryce I.M., Atwater H.A. // Opt. Express. 2010. V. 18. № 11. P. 11192. https://doi.org/10.1364/oe.18.011192

  10. Prinz V.Y., Mutilin S.V., Yakovkina L.V. et al. // Nanoscale. 2020. V. 12. № 5. P. 3443. https://doi.org/10.1039/C9NR08712E

  11. Mutilin S.V., Prinz V.Y., Seleznev V.A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2018. V. 113. № 4. P. 043101. https://doi.org/10.1063/1.5031075

  12. Mutilin S.V., Prinz V.Y., Yakovkina L.V. et al. // CrystEngComm. 2021. V. 23. № 2. P. 443. https://doi.org/10.1039/D0CE01072C

  13. You Zhou, Ramanathan S. // Proc. IEEE. 2015. V. 103. № 8. P. 1289. https://doi.org/10.1109/JPROC.2015.2431914

  14. Yang Z., Ko C., Ramanathan S. // Annu. Rev. Mater. Res. 2011. V. 41. № 1. P. 337. https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-062910-100347

  15. Nakano M., Shibuya K., Ogawa N. et al. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. № 15. P. 153503. https://doi.org/10.1063/1.4824621

  16. Kats M.A., Blanchard R., Zhang S. et al. // Phys. Rev. X. 2013. V. 3. № 4. P. 041004. https://doi.org/10.1103/PhysRevX.3.041004

  17. Rios C., Hosseini P., Wright C.D. et al. // Adv. Mater. 2014. V. 26. № 9. P. 1372. https://doi.org/10.1002/adma.201304476

  18. Faucheu J., Bourgeat-Lami E., Prevot V. // Adv. Eng. Mater. 2018. P. 1800438. https://doi.org/10.1002/adem.201800438

  19. Ke Y., Wang S., Liu G. et al. // Small. 2018. V. 14. № 39. P. 1802025. https://doi.org/10.1002/smll.201802025

  20. Liu T.-J.K., Kuhn K. CMOS and Beyond. Cambridge: Cambridge University Press, 2014. https://doi.org/10.1017/CBO9781107337886

  21. Zhu H.-F., Du L.-H., Li J. et al. // Appl. Phys. Lett. 2018. V. 112. № 8. P. 081103. https://doi.org/10.1063/1.5020930

  22. Ko C., Yang Z., Ramanathan S. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2011. V. 3. № 9. P. 3396. https://doi.org/10.1021/am2006299

  23. Qazilbash M.M., Brehm M., Chae B.-G. et al. // Science. 2007. V. 318. № 5857. P. 1750. https://doi.org/10.1126/science.1150124

  24. Zimmers A., Aigouy L., Mortier M. et al. // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 110. № 5. P. 056601. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.056601

  25. Chang Y.J., Yang J.S., Kim Y.S. et al. // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. № 7. P. 075118. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.075118

  26. Qazilbash M.M., Tripathi A., Schafgans A.A. et al. // Phys. Rev. B. 2011. V. 83. № 16. P. 165108. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.165108

  27. Stroud D. // Phys. Rev. B. 1975. V. 12. № 8. P. 3368. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.12.3368

  28. Inomata N., Usuda T., Yamamoto Y. et al. // Sensors Actuators A Phys. 2022. V. 346. P. 113823. https://doi.org/10.1016/j.sna.2022.113823

  29. Li G., Xie D., Zhong H. et al. // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. P. 1729. https://doi.org/10.1038/s41467-022-29456-5

  30. Yakovkina L.V., Mutilin S.V., Prinz V.Y. et al. // J. Mater. Sci. 2017. V. 52. № 7. P. 4061. https://doi.org/10.1007/s10853-016-0669-y

  31. Zhang Y., Xiong W., Chen W. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. № 2. P. 1. https://doi.org/10.3390/nano11020338

  32. Xue X., Zhou Z., Peng B. et al. // RSC Adv. 2015. V. 5. № 97. P. 79249. https://doi.org/10.1039/C5RA13349A

  33. Shi R., Shen N., Wang J. et al. // Appl. Phys. Rev. 2019. V. 6. № 1. https://doi.org/10.1063/1.5087864

  34. Li J., An Z., Zhang W. et al. // Appl. Surf. Sci. 2020. V. 529. P. 147108. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.147108

  35. Brahlek M., Zhang L., Lapano J. et al. // MRS Commun. 2017. V. 7. № 1. P. 27. https://doi.org/10.1557/mrc.2017.2

  36. Prasadam V.P., Bahlawane N., Mattelaer F. et al. // Mater. Today Chem. 2019. V. 12. P. 396. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2019.03.004

  37. Bai G., Niang K.M., Robertson J. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2020. V. 38. № 5. P. 052402. https://doi.org/10.1116/6.0000353

  38. Niang K.M., Bai G., Robertson J. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2020. V. 38. № 4. P. 042401. https://doi.org/10.1116/6.0000152

  39. Kozen A.C., Joress H., Currie M. et al. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 35. P. 19341. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b04682

  40. Шестаков В.А., Косинова М.Л. // Изв. АН. Сер. хим. 2021. Т. 70. № 2. С. 283. https://doi.org/10.1007/s11172-021-3083-9

  41. Шестаков В.А., Косинова М.Л. // Журн. неорг. химии. 2021. Т. 66. № 11. С. 1585. https://doi.org/10.31857/S0044457X21110155

  42. Шестаков В.А., Косяков В.И., Косинова М.Л. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 6. С. 829.https://doi.org/10.31857/S0044457X20060215

  43. Шестаков В.А., Яковкина Л.В., Кичай В.Н. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 12. С. 1746. https://doi.org/10.31857/S0044457X22600608

  44. Merenkov I.S., Katsui H., Khomyakov M.N. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39. № 16. P. 5123. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.08.006

  45. Титов В.А., Косяков В.И., Кузнецов Ф.А. Проблемы электронного материаловедения. Новосибирск: Наука, 1986.

  46. Kang Y.-B. // J. Eur. Ceram. Soc. 2012. V. 32. № 12. P. 3187. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.04.045

  47. Barin I. Termodynamical Data of Pure Substances. N.Y., 1989.

  48. Mahmoodinezhad A., Janowitz C., Naumann F. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2020. V. 38. № 2. P. 022404. https://doi.org/10.1116/1.5134800

  49. Henkel K., Gargouri H., Gruska B. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. 2013. V. 32. № 1. P. 01A107. https://doi.org/10.1116/1.4831897

  50. Haeberle J., Henkel K., Gargouri H. et al. // Beilstein J. Nanotechnol. 2013. V. 4. № 1. P. 732. https://doi.org/10.3762/bjnano.4.83

  51. Powder diffraction Files Inorganic Phases. International Centre for Diffraction Data, Pennsylvania, USA, 2010

  52. Ureña-Begara F., Crunteanu A., Raskin J.P. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 403. P. 717. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.01.160

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал неорганической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал