Ионика твердого тела. Том 1 - Иванов-Шиц А.К.
ISBN 5-288-02746-3
Скачать (прямая ссылка):
соответствии с реакцией
NaAl02 + а-А130з ->¦ Na-P-Al203 +¦ Na-P"-Al203 (4)
Это уравнение может быть записано в виде
7А102 + 21а-АЬ03 = 7NaAlvOM,
где фаза NbAI^ 1 принадлежит двухфазной области сосуществования Na-P- и
Na-fr"-Al203 фаз в системе Na20-А1203
Кинетика роста указанных слоев (4) на монокристаллических подложках в
температурном диапазоне 1200-1500°С лимитируется диффузией, и константа
скорости реакции описывается уравнением [112]
Л>(1,5±0,7) 104ехр{-(470±70)/Д7'}
Пленки К+-р*, -(3"-А1203 и Cs+-P-, -р"-А1203 были получены аналогичным
отжигом при температуре 1350-J450°C в течение от 1 до 25 ч для К+-Р-, -
(Уг-А1203 и отжигом при 12(МЫ400оС в течение 5 ч для Cs+-P-, ~Р"-А1303
[113] Максимальная толщина пленок составила 60 и 40 мкм для К+- и Cs+-
содержащих глиноземов соответственно Пленки Cs+-P, Р''-глиноземов
вследствие высокой гигроскопичности разрушались после вьщержки на воздухе
через 10-15 мин
Второй подход, предложенный Нейманом [114, 115], менее известен В его
основе лежит снижение общей энергии системы при самопроизвольном
распространении фазы с меньшей поверхностной энергией по поверхности
подложки с большей поверхностной энергией Такие процессы включают два
этапа распространение диффузанта - вещества А по поверхности подложки -
вещества В, распространение и кристаллизацию вещества А на поверхности
первичной пленки, полученной на первом этапе
Движущей силой на обоих этапах является уменьшение свободной
поверхностной энергии системы (AG\)
AGs = AGs] + AG,l\
где Д<7Л AGj] - изменение свободной энергии на соответствующей стадии
Термодинамика первого этапа характеризуется соотношением AGsl - + аА
+ ав < 0 при выполнении условия сьд/в < I схА?
| где аАт ав и ад/в - соответствующие величины поверхностной энергии
Методом твердофазного растекания оксидов были получены пленки 1п2Оэ на
поверхности монокристалла А1203 [114] Свойства пленок толщиной до 100 мкм
кристаллизующихся при температурах 1200-1500 °С, отличаются от свойств
исходного пол и кристаллического материала
Эта методика была использована и для изготовления плотного пленочного
электрода из 1п203 на монокристаллическом твердом электролите Zr02 (10
мол % Y303) Свойства электродов изучены в [!16] где показана более
высокая проводимость пленок на основе 1п203 по сравнению с обычным
оксидом, а также обнаружен ряд необычных электрохимических свойств
56
4.3, Толстопленочная технология
4.3,L Метод трафаретной печати. Большой интерес представляет описанный в
[117] низкотемпературный процесс получения толстых прозрачных пленок Na-
P-глинозема (Na20 1GA]203) - СИП с натриевой проводимостью Снижения
температуры синтеза при получении этих пленок удалось добиться при
применении метода гцдролизногельного осаждения на основе использования
алкоксидов Такая технология широко применяется для получения жаростойких
покрытий, моно- и поликристалл ических диэлектрических и защитных пленок
для устройств электроники, оптики, оптоэлектроники, пьезоэлектроники и тд
[118] В основе метода лежит синтез СИП с помощью золь-гельного
превращения, в результате которого получают мелкодисперсные порошки
(диаметр частиц ^<0,1 мкм) очень чистых оксидов, что во многом определяет
качество конечного продукта- пленки ТЭЛ Как пример на рис II 4 10
показана блок-схема описанного выше процесса синтеза СИП в системах типа
NAS1CON [119] Для приготовления непосредственно пленки СИП из
синтезированного мелкодисперсного порошка используется метод трафаретной
печати, позволяющий получать образцы толщиной 50 мкм [120] Технология
метода заключается в нанесении пасты через трафарет на подложку В состав
пасты входят I) основной компонент в виде тонкоизмельченного порошка СИП,
2) связующее вещество, которое препятствует образованию порошковых
агломератов, 3) органический растворитель, обеспечивающий необходимые
реологические свойства пасты (вязкость, поверхностное натяжение и тд ),
4) смачивающая добавка После нанесения пасты подложка подвергается
первоначальной сушке, затем высокотемпературной обработке, после которой
компоненты пасты прочно соединяются с подложкой (рис II 4 II) Следует
отметить, что во избежание появления механических напряжений, трещин,
отслаивания и необратимых изменений свойств пленки значения коэффициентов
теплового расширения полностью отожженной пасты и материала подложки
должны быть максимально близки
Рис 114 10 Получение Мелкодисперсного порошка СИП типа N AS ICON золь-
гель метолом
Рис 114 И Метод трафареткой печати для получения пленок СИП типа NASICON
Методом трафаретной печати получены толстые пленки различных СИП
Na3Zr2Si2POi2, Na^ZrnsSi^PoTOii, LLo*Zr, *Тао2(Р04)3 [119], LiAJ$i04j
LiAISi206 [121], ZrO*-*Y203 [122, 123], Sb^Os 2H20 [124] Условия
получения пленок СИП методом трафаретной печати приведены в табл 5
57
Таблица 5 Условия получения тонких пленок СИП (метод трафаретной печати)
СИП Температура синтеза, К Длительность отжига, ч Литература
