Синтез та дослiдження властивостей неорганiчних сполук синтезованих на основi LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
тод для отримання не тiльки порошкiв, але й товстих стрiчок, волокон, плоских керамiчних форм.
Одними з найбiльш розповсюджених на сьогоднi хiмiчних методiв отримання ВТНП порошкiв СФ розпилююче висушування i пiролiз аерозолiв [10]. Суть останнього iз них в тому, що сумiш розчинiв солей, переведена за допомогою ультразвукового розпилювача в стан аерозоля (туману) з розмiром частинок 0,5 0,8 мкм, переноситься газомносiСФм в гарячу камеру, де вiдбуваСФться миттСФве (повне або часткове) розкладання, а утворений оксидно сольовий продукт збираСФться на фiльтрi пiд час виходу потоку iз зони розкладу.
Змiшування компонентiв (частiше розчинiв нiтратiв) на молекулярному рiвнi, практично миттСФве зневоднення i розклад мiкрокраплин аерозолю дозволяСФ отримати гомогенний продукт, уникнувши характерних для керамiчного методу процесiв повторного подрiбнення та випалювання, що забруднюють продукт i призводять до неконтрольованого росту зерен. Разом з тим, отримуванi порошки можуть забруднюватись матерiалом, iз якого зроблена камера для розпилення (високi температури, присутнiсть вiльноСЧ кислоти). Крiм того, для уникнення утворення барiй карбонату, доводиться старанно очищати великi обСФми газносiя (кисню) вiд домiшок СО2.
Метод швидкого розширення надкритичних розчинiв [12,13], що використовуСФ пiдвищення температури та тиск, заснований на iдеСЧ аномального пiдвищення розчинностi неорганiчних сполук у водi (або iншому розчиннику, типу амонiаку, ксенону i т. д.), яка помiщена в автоклав вище СЧСЧ критичноСЧ точки. Розширення таких тАЬрозчинiвтАЭ в камерi з пониженим тиском i температурою викликаСФ стрiмке зниження розчинностi i, вiдповiдно, видiлення розчиненоСЧ сполуки у виглядi ультрадисперсних частинок (часто у виглядi рентгеноаморфноСЧ фази або метастабiльних кристалiчних модифiкацiй). Очевидно, що використання водних надкритичних розчинiв найбiльше придатне для отримання саме оксидних матерiалiв [12].
Недолiки бiльшостi методiв синтезу ВТНП порошкiв, зазвичай можливо усунути при СЧх синтезi методами крiохiмiчноСЧ технологiСЧ [10,11]. РЗСЧ суть зводиться до отримання високодисперсного i високогомогенного сольового (а потiм i оксидного) прекурсору за допомогою швидкого заморожування тонко розпорошеного розчину солей (отримання крiогранулята) i наступного сублiмацiйного видалення води. При цьому необхiдно проводити експеримент в умовах, якi виключають протiкання фiзико хiмiчних процесiв, що призводять до порушення хiмiчноСЧ i гранулометричноСЧ однорiдностi продукту. Такими процесами можуть бути розшарування розпорошуваних мiкрокрапель на областi, яка збагаченi i збiдненi розчинником, iз-за недостатньо високоСЧ швидкостi охолодження; пiдплавлення крiогранулята i, вiдповiдно, сегрегацiя компонентiв в процесi сублiмацiйного висушування або при термiчнiй обробцi продукту сублiмацiйного висушування, i ряд iнших.
Для того, щоб отримувати максимально гомогенний продукт, розчин часто розпорошують на масивну, охолоджену до температури рiдкого азоту металiчну пластину; намагаються замiнити, де можливо, розчини нiтратiв на ацетатнi або нiтрат нiтритнi, проводять висушування в тонкому шарi при повiльному (5/год) нагрiваннi до 125 оС в струмi аргону [5], а висушений сольовий продукт розкладають, внесенням у вже нагрiту до потрiбноСЧ температури пiч.
Використання високодисперсних (десятки нанометрiв) i високогомогенних прекурсорiв, якi приготованi з використанням прийомiв крiохiмiчноСЧ технологiй, дозволяСФ отримувати ВТНП фази, якi дуже важко синтезувати iншими методами, або стрiмко прискорювати фазоутворення. Так, Вi-2223-фаза була синтезована вже пiсля 12-16 год випалювання (в порiвняннi з 200300 годинними випалюваннями, якi застосовуються в керамiчнiй технологiСЧ), при 750 оС, а Y- 124-фаза була синтезована в результатi випалювання на повiтрi при 815 оС (12 год), тобто без зазвичай використовуваного при СЧСЧ синтезi високого (до 100 атм) тиску кисню. Великих успiхiв вдалося досягти i пiд час використання крiохiмiчноСЧ технологiСЧ, а також iнших методiв хiмiчноСЧ гомогенiзацiСЧ, при отриманнi рiзних гомологiв ртутьвмiсних ВТНП ампульним методом [5].
1.2 CVD процеси одержання тонких плiвок
Аналiз сучасного стану дослiджень ВТНП дозволяСФ зробити висновок про те, що оксиднi надпровiднi матерiали знайдуть застосування у виглядi плiвок. Тому для подальшого прогресу потрiбна розробка вiдтворюваних технологiй СЧх одержання, якi придатнi для промислового масштабування.
РЖснуСФ достатньо велика кiлькiсть технологiй отримання тонких плiвок, якi умовно можна роздiлити [1, 16] на фiзичнi та хiмiчнi. До перших iз них вiдносяться найбiльш розповсюдженi iмпульсне лазерне i магнiтронне напилення плiвок, коли сполука мiшенi переноситься мiкрокластерами, вибитими високоенергетичним пучком iз щiльноСЧ i хiмiчно однорiдноСЧ мiшенi, на пiдложку. Цi методи дозволяють отримувати тонкi плiвки високоСЧ якостi з рекордними фiзичними характеристиками, а також проводити пошаровий синтез нових структур (структурний дизайн), тАЬзбираючитАЭ плiвку на рiвнi атомних площин.
В той же час, фiзичнi методи, якi дорого коштують, практично не застосовують для отримання масштабних зразкiв, i основну роль в цьому напрямку дослiджень вiдiграють хiмiчнi методи, до яких можна вiднести методи рiдкофазноСЧ епiтаксiСЧ (LPE (Liquid Phase Epitaxy)) i методи хiмiчного осадження iз газовоСЧ фази (CVD (Chemikal Vapour Deposition)) [16]. Проте, не дивлячись на низку переваг i значних досягнень, якi зробленi останнiм часом, метод осадження iз роз