ИСТИНА

Вещество в виде тонкой пленки, толщина которой находится в интервале от единиц нанометров до единиц микрон, часто способно проявлять свойства, отличающиеся от свойств трехмерных объемных материалов. Такая форма позволяет текстурировать соединения, получать гетероструктуры, делать компактными устройства и др. Первым стимулом для совершенствования тонкопленочных технологий послужило развитие полупроводниковой промышленности, когда были разработаны различные физические методы нанесения. С расширением круга получаемых материалов (оксидные, нитридные, органические пленки) стали развиваться более «мягкие», химические методы. Метод химического нанесения из раствора (Chemical Solution Deposition, CSD) отличается простотой в аппаратурном исполнении, имеет широкий охват объектов, в нем нет актуальной для многокомпонентных соединений проблемы гомогенности [1,2]. Однако он требует тщательного поиска и изучения свойств прекурсора, выбора способа нанесения на поверхность, оптимизации параметров температурной обработки. Помимо этого, химические методы сопровождаются реакцией образования нежелательных продуктов, удаление которых является одной из важнейших задач, решение которой позволит добиться высокого качества покрытий. Для этого можно использовать дополнительные, физические приемы обработки и активации поверхности подложки или превращения прекурсора. К числу таковых относят озонирование [2], обработку ультрафиолетом [3] и плазмой. В качестве объекта изучения в данной работе рассматривали текстурированные (La2Zr2O7, La2Hf2O7) пленки на поверхности протяженных (до 10 м) металлических подложек. Интерес представляет их использование в виде компонент слоистой структуры сверхпроводящих лент второго поколения (ВТСП-лент второго поколения). Метод химического осаждения из растворов выбран основным. Толщина оксидных пленок лежит в области от десятков до сотни нанометров, а длина должна достигать десятков метров. Применение «воздушных ножей» и обработка поверхности Ar-плазмой атмосферного давления позволили добиться воспроизводимого, равномерного нанесения пленки прекурсора, в качестве которого выступал раствор карбоксилатов в пропановой кислоте. Получали последний растворяя оксид лантана и ацетилацетонат циркония (Zr(acac)4) или ацетилацетонат гафнила (HfO(acac)2). Для изучения свойств используемых растворов измерялась зависимость вязкости (одного из ключевых параметров в растворных методах нанесения покрытий) от температуры. Методом термогравиметрии упаренного раствора определена область температур основной потери массы и область перехода вещества в оксид, что использовано при выборе температуры предотжига нанесенной из раствора прекурсорной пленки и температуры окончательного текстурирующего отжига. Качество полученных в результате термообработки пленок было охарактеризовано рядом физико-химических методов анализа. Для оценки толщин применялись разновидность растровой электронной микроскопии (cross section) и СтратаГем – определение толщины по данным рентгеноспектрального микроанализа. С помощью методов рентгеновской дифракции (РФА, φ-сканирование, кривые качания) и дифракции обратноотраженных электронов оценены фазовый состав пленки, степень текстурирования и разориентации кристаллитов. Только применение озона позволило получить текстурированные оксиды La2Zr2O7, La2Hf2O7 толщиной более 80 нм. Отмечен также положительный эффект воздействия ультрафиолета (λ=250 нм). Текстурированные оксиды La2Zr2O7 и La2Hf2O7 применяли в составе ВТСП-лент второго поколения. Получили четыре типа лент, среди которых композицию Cu/Ag/YBa2Cu3O7 x/Y2O3/La2Zr2O7/Ni, показавшую наилучшие электрофизические характеристики (1.1 МА/см2), изучали методом просвечивающей электронной микроскопии с предварительной пробоподготовкой травлением. Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № 12-03-00754а, № 14 03 32063_мол_а. Литература 1. Токонесущие ленты второго поколения на основе высокотемпературных сверхпроводников. Под ред. Гояла А. Перевод. с англ. под ред. Кауля А.Р. / М.: ЛКИ. 2009. 397 с. 2. Харченко А.В., Григорьев А.Н., Самойленков С.В., Кауль А.Р. Докл. РАН, 2013, 452, 4, 396 400. 3. Иевлев В.М. Успехи химии, 2013, 82, 9, 815-834.