Effect of Annealing Conditions on the Formation of a Nanocrystalline Phase in TiO  x   Films

A. V. Nezhdanov; Нежданов А. В.; M. Baratta; Baratta M.; G. De Filpo; De Filpo G.; A. S. Markelov; Маркелов А. С.; A. I. Andrianov; Андрианов А. И.; D. A. Pavlov; Павлов Д. А.; A. V. Ershov; Ершов А. В.; A. A. Skrylev; Скрылев А. А.; L. M. Vinogradova; Виноградова Л. М.; D. V. Shestakov; Шестаков Д. В.; A. O. Zhukov; Жуков А. О.; A. I. Mashin; Машин А. И.

doi:10.31857/S1028096023100163

Влияние условий отжига на формирование нанокристаллической фазы в пленках TiO_x

Авторы: Нежданов А.В.¹, Baratta M.², De Filpo G.², Маркелов А.С.¹, Андрианов А.И.¹, Павлов Д.А.¹, Ершов А.В.¹, Скрылев А.А.¹, Виноградова Л.М.¹, Шестаков Д.В.¹, Жуков А.О.¹, Машин А.И.¹
Учреждения:
1. Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
2. Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche (CTC), Università della Calabria
Выпуск: № 10 (2023)
Страницы: 41-46
Раздел: Статьи
URL: https://ogarev-online.ru/1028-0960/article/view/141025
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023100163
EDN: https://elibrary.ru/TLETVY
ID: 141025

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Установлено, что отжиг аморфных пленок TiO_х, 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

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
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
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
Movchan B.A. // J. Mater. 1996. V. 48. P. 40. https://doi.org/10.1007/BF03223243
Singh J. // ASM J. 1996. V. 12. P. 27.
Halan W.K., Lee D. // High-Temperature Protective Coatings / Ed. Singhal S.C. Warrendale: Metallurgical Society of AIME, 1983. P. 3.
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
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
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.
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
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
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
Chen X., Mao S.S. // Chem. Rev. 2007. V. 107. № 7. P. 2891. https://doi.org/10.1021/cr0500535
Дунюшкина Л.А. Введение в методы получения пленочных электролитов для твердооксидных топливных элементов. Екатеринбург: Институт высокотемпературной электрохимии УРО РАН, 2015. 126 с.
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.
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.
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
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
Hardcastle F.D. // J. Arkansas Acad. Sci. 2011. V. 65. P. 43.https://doi.org/10.54119/jaas.2011.6504
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
Balachandran U., Eror N.G. // J. Solid State Chem. 1982. V. 42. P. 276. https://doi.org/10.1016/0022-4596(82)90006-8
Mamedov S. // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2015. V. 1806. P. 1. https://doi.org/10.1557/opl.2015.377
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
Swamy V., Muddle M.C., Dai Q. // App. Phys. Lett. 2006. V. 89. P. 163118. https://doi.org/10.1063/1.2364123
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
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
Wei X., Zhu G., Fang J., Chen J. // Int. J. Photoenergy. 2013. V. 18. P. 1. https://doi.org/10.1155/2013/726872
Кузьмичева Г.М. // Тонкие химические технологии. 2015. Т. 10. № 6. С. 5.
Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: Физматлит, 2007. 416 с.
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