Автореферат (1149927), страница 4
Текст из файла (страница 4)
a) Co 2p (L3) спектры поглощения модельных оксидов CoO, Co3O4 иструктур BSCF с замещением атомов Co/Fe атомами Nb от 5% (BSCFN5) до 20%(BSCFN20). Co 2p спектр поглощения для оксида Co3O4 был взят из работы [12];б) Fe 2p (L2,3) спектры поглощения BSCF. Во вставке справа Fe L3 спектрыпоглощения приведены к интенсивности детали b.Обнаруженное расхождение результатов, полученных методами рентгеновскойдифракции (согласно которой, все изученные порошки BSCF характеризуютсякубической структурой перовскита с пространственной группой Pm-3m) и NEXAFSспектроскопии, еще раз продемонстрировало высокую чувствительность БТС РСП кнарушениям ближайшего окружения поглощающего атома.
Ранее в работе [14] былаустановлена возможность обнаружения методом NEXAFS признаков кристалличности вструктурах, являющихся аморфными в соответствии с результатами дифракционногоанализа.Основные выводы, сформулированные на основе результатов, полученных в ходевыполнения диссертационной работы, представлены в заключении и свидетельствуютоб эффективности использования спектральных распределений коэффициентапоглощения вблизи порогов ионизации внутренних уровней (NEXAFS спектроскопия)при изучении химического состояния атомов и их ближайшего окружения пригетеровалентном замещении катионов в структуре перовскита.Основные результаты работы заключаются в следующем:1.
Установлено, что введение тонкого интерслоя между оксидной пленкой иподложкой позволяет влиять на свойства Sr-обогащенной SrTiOx пленки,синтезированной методом молекулярного наслаивания на Si(100) p-типа:1.1. Установлено, что в пленке, синтезированной на интерслое SiO2,формируется кубическая структура SrTiOx; в двух других пленках,выращенных на интерслоях HfO2 и Si3N4, наблюдается нарушениекристаллической структуры. Показано, что только интерслой Si3N4 позволяетсохранить структуру SrTiOx с повышенным содержанием атомов Sr.1.2.
В пределах изученных толщин обогащенных стронцием пленок SrTiOx необнаруженокакой-либозависимостикристаллическойструктуры/15электронного строения пленок SrTiOx от их толщины. Установлено, чтоосновную роль в формировании структуры SrTiOx пленки длярассматриваемых толщин играет химический состав инерслоя B.1.3. Показано, что в приповерхностной области всех пленок формируется слойSrCO3, причем его толщина зависит от химического состава интерслоя.1.4. Установлено, что введение интерслоя между пленкой SrTiOx и Siподложкой предотвращает формирование стронций-силикатных образованийна межфазовой границе SrTiOx /Si.2. Исследование электронной и атомной структуры SrTi1-xFexO3-δ с различнымсодержанием атомов железа позволило подобрать оптимальный состав, сохраняющийкубическую перовскитную фазу и обладающий максимальными проводящимисвойствами:2.1.
Установлено, что в процессе замещения атомов титана атомами железа вобласти малых концентраций Fe (менее 50%) структура SrTi1-xFexO3-δ восновном определяется кластерами TiO6. В этом случае ионы железапреимущественно замещают ионы титана в октаэдрических окружениях ихарактеризуются зарядовым состоянием Fe3+.2.2. Показано, что по мере увеличения концентрации замещающих атомов Fe от50% до 75% в структурах STFO наряду с ионами Fe3+ в октаэдрическомокружении наблюдается появление некоторого количества ионов Fe3+ втетраэдрических координациях, а также небольшое количество Fe4+ воктаэдрических координациях.2.3.
Показано, что при больших концентрациях железа (75%-90%) в структуреSTFO наряду с Fe3+ и Fe4+ состояниями, предположительно, происходитформирование ионов Fe2+, находящихся в октаэдрическом окружении.2.4. Установлено, что оптимальные условия для стабилизации кубической фазыSTFO достигаются в образцах с процентным содержанием атомов железа25%, 30% и 35%.3.
Исследованиеэлектроннойиатомнойструктурыпорошков(Ba0.5Sr0.5)(Co0.8Fe0.2)O3-δ с различным содержанием замещающих атомов Nb позволилоустановить оптимальные условия, обеспечивающие стабилизацию кубической фазыперовскита BSCF:3.1. Установлено, что замещение катионов Co и Fe в структуре(Ba0.5Sr0.5)(Co0.8Fe0.2)O3-δ катионами Nb5+ (5%-20%) приводит к изменениюстепени окисления и координационного окружения атомов Co. Атомы Fe всоставе BSCF, по сравнению с атомами Co, более устойчивы относительноизменения химического состояния.3.2. Показано, что атомы Fe во всех исследованных структурах BSCF находятсяпреимущественно в состоянии Fe3+ и характеризуются октаэдрическим типомокружения.3.3.
Показано, что атомы Co в допированных Nb структурах BSCF находятся воктаэдрическом и тетраэдрическом координационном окружении, чтообусловлено присутствием смешанных степеней окисления Co2+ и Co3+.Соотношение вкладов степеней окисления/координаций зависит отсодержания атомов Nb в структуре BSCF.3.4. Установлено, что в процессе замещения атомов Co/Fe в структуре BSCFатомами Nb содержание Nb ~ 10 % обеспечивает оптимальные условия длястабилизации кубической фазы перовскита BSCF.16Список литературы[1] Pena M. a, Fierro J.L.G.
Chemical structures and performances of perovskiteoxides. // Chem. Rev. 2001. (101). C. 1981–2017.[2] Magnone E. A Systematic Literature Review on BSCF-Based Cathodes for SolidOxide Fuel Cell Applications. // Journal of Fuel Cell Science and Technology. 2010. № 6 (7).[3] Groot F.M.F. De [и др.]. 2p X-ray absorption of titanium in minerals.
// Physics andChemistry of Minerals. 1992. (19). C. 140–147.[4] Groot F.M.F. De [и др.]. Oxygen 1s X-Ray-Absorption of Tetravalent TitaniumOxides - a Comparison with Single-Particle Calculations. // Physical Review B. 1993. № 4(48). C. 2074–2080.[5] Mizoguchi T. Study on atomic and electronic structures of ceramic materials usingspectroscopy, microscopy, and first principles calculation. // Journal of the Ceramic Society ofJapan. 2011. № 1389 (119). C.
325–333.[6] Schöffler M.S. [и др.]. Ultrafast probing of core hole localization in N2. // Science(New York, N.Y.). 2008. № 5878 (320). C. 920–3.[7] Ikeno H. [и др.]. First Principles Calculation of Fe L2,3-edge X-ray Absorption NearEdge Structures of Iron Oxides. // Mater. Trans. 2004. № 5 (45). C. 1414–1418.[8] Abbate M. [и др.]. X-ray absorption of the negative charge-transfer materialSrFe1−xCoxO3. // Phys. Rev. B.
2002. № 16 (65). C. 165120.[9]Lucovsky G. [и др.]. Spectroscopic differentiation between O-atom vacancy anddivacancy defects, respectively, in TiO2 and HfO2 by X-ray absorption spectroscopy.// Microelectronic Engineering. 2009. № 7-9 (86). C. 1676–1679.[10] Ohsawa T. [и др.]. Visualizing atomistic formation process of SrOx thin films onSrTiO3. // ACS Nano. 2014. № 3 (8). C. 2223–2229.[11] Goldschmidt V.M. Gesetze Kryst 1926. (14). C.
477–485.[12] Arnold M. [и др.]. Local Charge Disproportion in a High-Performance Perovskite.// Journal of Materials Science. 2009. № 4 (21). C. 635–640.[13] Egorova Y.V. [и др.]. Soft X-ray absorption spectroscopy study of (Ba0.5Sr0.5)(Co0.8Fe0.2)1-хNbхO3-δ with different content of Nb (5%–20%).
// Journal of Alloys andCompounds. 2015. (650). C. 848–852.[14] Filatova E.O. [и др.]. Investigation of the structure of thin HfO2 films by soft x-rayreflectometry techniques. // Journal of physics. Condensed matter: an Institute of Physicsjournal.
2009. № 18 (21). C. 185012.Список основных публикаций по теме диссертации1. E.O. Filatova, I.V. Kozhevnikov, A.A. Sokolov, Yu V.Yegorova, A.S. Konashuk,O.Yu Vilkov, F. Schaefers, M. Gorgoi, A.S. Shulakov/ «X-ray and photoelectronspectroscopic nondestructive methods for thin films and interfaces study.
Application toSrTiO3 based heterostuctures». // Microelectronic Engineering. 109 (2013) p. 13-16.2. E.O. Filatova, A.A. Sokolov, Yu.V.Egorova, A.S.Konashuk, O.Yu.Vilkov, M.Gorgoi, A.A. Pavlychev./ «X-ray spectroscopic study of SrTiOx films with differentinterlayers». // J. Appl. Phys., 113 (2013) 224301-08.3. Y.V. Egorova, T. Scherb, G. Schumacher, H.J.M. Bouwmeester, E.O. Filatova /«Soft X-ray absorption spectroscopy study of (Ba0.5Sr0.5)(Co0.8Fe0.2)1-хNbхO3-δ with differentcontent of Nb (5%-20%)».
// Journal of Alloys and Compounds, 650 (2015) p. 848-852..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
