1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 10, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 10, стр. 41-46

Влияние условий отжига на формирование нанокристаллической фазы в пленках TiOx

А. В. Нежданов a, *, А. О. Жуков a, Д. В. Шестаков a, Л. М. Виноградова a, А. А. Скрылев a, А. В. Ершов a, Д. А. Павлов a, А. И. Андрианов a, А. С. Маркелов a, G. De Filpo b, M. Baratta b, А. И. Машин a

a Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
603022 Нижний Новгород, Россия

b Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche (CTC), Università della Calabria
87036 Rende, Cosenza, Italy

* E-mail: nezhdanov@phys.unn.ru

Поступила в редакцию 14.02.2023
После доработки 30.03.2023
Принята к публикации 30.03.2023

Аннотация

Установлено, что отжиг аморфных пленок TiOх, полученных методом электронно-лучевого испарения, в атмосферных условиях при температурах от 300 до 400°C приводит формированию в них кристаллической фазы анатаза. Согласно данным спектроскопии комбинационного рассеяния света увеличение доли кристаллической фазы прекращается при температуре отжига свыше 350°C. По результатам рентгенофазового анализа определен средний диаметр кристаллитов, который составил ~23 нм. Исследования методом электронной микроскопии показали, что при отжиге в пленках происходит кристаллизация приповерхностного слоя (толщиной 15 нм) и в объеме формируются нанокристаллы TiO2 с размерами от 4 до 10 нм. С увеличением глубины количество нанокристаллов уменьшается.

Ключевые слова: диоксид титана, тонкие пленки, анатаз, нанокристаллы, электронно-лучевое испарение, термический отжиг, комбинационное рассеяние света, рентгенофазовый анализ, просвечивающая электронная микроскопия.

Список литературы

  1. Lim J.-H., Bae D., Fong A. // J. Agric. Food Chem. 2018. V. 66. Iss. 51. P. 13533. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b06571

  2. Moreno V., Zougagh M., Ríos A. // Anal. Chim. Acta. 2019. V. 1050. Iss. 7. P. 169. https://doi.org/10.1016/j.aca.2018.10.067

  3. Modestov A.D., Lev O. // J. Photochem. Photobiol. A. 1998. V. 112. Iss. 2–3. P. 261. https://doi.org/10.1016/s1010-6030(97)00269-4

  4. Movchan B.A. // J. Mater. 1996. V. 48. P. 40. https://doi.org/10.1007/BF03223243

  5. Singh J. // ASM J. 1996. V. 12. P. 27.

  6. Halan W.K., Lee D. // High-Temperature Protective Coatings / Ed. Singhal S.C. Warrendale: Metallurgical Society of AIME, 1983. P. 3.

  7. Saravanan R., Gracia F., Stephen A. // Nanocomposites for Visible Light-induced Photocatalysis. Springer, 2017. P. 19. https://doi.org/10.1007/978-3-319-62446-4_2

  8. Wang W., Gu B., Liang L., Hamilton W.A., Wesolowski D.J. // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. Iss. 39. P. 14789. https://doi.org/10.1021/jp0470952

  9. Лебедев В.А. Методы повышения фотокаталитической активности TiO2 и нанокомпозитов на его основе: дис. … канд. хим. наук: 02.00.21. М.: МГУ, 2017. 123 с.

  10. Cacciato G., Zimbone M., Ruffino F., Grimaldi M.G. // Green Nanotechnology – Overview and Further Prospects. InTech, 2016. Ch. 4. P. 87. https://doi.org/10.5772/62620

  11. Baranowska-Wójcik E., Szwajgier D., Oleszczuk P., Winiarska-Mieczan A. // Biol. Trace Elem. Res. 2019. V. 193. P. 118. https://doi.org/10.1007/s12011-019-01706-6

  12. Кожевникова Н.С., Ульянова Е.С., Шалаева Е.В., Замятин Д.А., Бокуняева А.О., Юшков А.А., Колосов В.Ю., Булдакова Л.Ю., Янченко М.Ю., Горбунова Т.И., Первова М.Г., Еняшин А.Н., Ворох А.С. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 3. С. 346. https://doi.org/10.1134/S0453881119030080

  13. Chen X., Mao S.S. // Chem. Rev. 2007. V. 107. № 7. P. 2891. https://doi.org/10.1021/cr0500535

  14. Дунюшкина Л.А. Введение в методы получения пленочных электролитов для твердооксидных топливных элементов. Екатеринбург: Институт высокотемпературной электрохимии УРО РАН, 2015. 126 с.

  15. Шымырбек С.Г. Получение и свойства тонкопленочных материалов на основе TiO2–MexOy, где Me – Cu, Zn, Ni золь–гель методом: дис. ... маг. хим. наук: 04.04.01. Томск, 2018. 68 с.

  16. Золотухин Д.Б., Бурдовицин В.А., Тюньков А.В., Юшков Ю.Г., Окс Е.М., Голосов Д.А., Завадский С.М. // Успехи прикладной физики. 2017. № 5. С. 442.

  17. Niilisk A., Moppel M., Pars M., Sildos I., Jantson T., Avarmaa T., Jaaniso R., Aarik J. // Cent. Eur. J. Phys. 2006. V. 4. № 1. P. 105. https://doi.org/10.1007/s11534-005-0009-3

  18. Lin C.-P., Chen H., Nakaruk A., Koshy P., Sorrell C.C. // En. Proc. 2013. V. 34. P. 627. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2013.06.794

  19. Hardcastle F.D. // J. Arkansas Acad. Sci. 2011. V. 65. P. 43.https://doi.org/10.54119/jaas.2011.6504

  20. Nikodemski S., Dameron A.A., Perkins J.D., O’Hayre R.P., Ginley D.S., Berry J.J. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 32830. https://doi.org/10.1038/srep32830

  21. Balachandran U., Eror N.G. // J. Solid State Chem. 1982. V. 42. P. 276. https://doi.org/10.1016/0022-4596(82)90006-8

  22. Mamedov S. // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2015. V. 1806. P. 1. https://doi.org/10.1557/opl.2015.377

  23. Iliev M.N., Hadjiev V.G., Litvinchuk A.P. // Vib. Spectrosc. 2013. V. 64. P. 148. https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2012.08.003

  24. Swamy V., Muddle M.C., Dai Q. // App. Phys. Lett. 2006. V. 89. P. 163118. https://doi.org/10.1063/1.2364123

  25. Zhu K.-R., Zhang M.-S., Chen Q., Yin Z. // Phys. Lett. A. 2005. V. 340. P. 220. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2005.04.008

  26. Li P.G., Lei M., Tang W.H. // Mater. Lett. 2010. V. 64. P. 161. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2009.10.032

  27. Wei X., Zhu G., Fang J., Chen J. // Int. J. Photoenergy. 2013. V. 18. P. 1. https://doi.org/10.1155/2013/726872

  28. Кузьмичева Г.М. // Тонкие химические технологии. 2015. Т. 10. № 6. С. 5.

  29. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: Физматлит, 2007. 416 с.

  30. Mahmoud H.A., Narasimharao K., Ali T.T., Khalil K.M.S. // Nanoscale Res. Lett. 2018. V. 13. P. 48. https://doi.org/10.1186/s11671-018-2465-x

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал