Анотація до роботи:

Сельська І.В. Ріст та структура неорганічних полімерних плівок на основі вуглецю та селену.- Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеню кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.01 – Неорганічна хімія.- Донбаська державна академія будівництва та архітектури, Макіївка, 2003.

Дисертація присвячена дослідженню закономірностей утворення плівок алмазу і селену та їх структури в процесі конденсації з газового середовища.

Методом ВХТР в атмосфері C-СН₄-Н₂ синтезовані алмазні плівки на W та Si підкладинках. Плівки Se з різним ступенем кристалічності отримані напиленням на слюдяну підкладинку у вакуумі ~10^-5мм.рт.ст.

Рентгенодифракційним методом встановлено, що росту алмазної плівки на W підкладинці передує утворення карбідів W₂C и WC. Ріст алмазної фази відбувається на карбіді WC. Встановлено вплив тиску та складу парів, температури підкладинки (з алмазними «запалювалками» та без них) на різні стадії синтезу алмазних плівок та їх структуру: кристалографію, текстуру, розмір блоків мозаїки, мікродеформацію та густину дислокацій. Виявлено закономірну залежність швидкості росту та параметрів структури від температури підкладинки для плівок алмазу, що мають вигляд кривих з максимумами незалежно від тиску, концентрації парів та типу підкладинок. Запропоновано модель та схему утворення алмазу з полівуглецевих речовин.

При кристалізації плівок Se з пару встановлено, що залежність числа зародків N від часу при будь якій температурі підкладинки Т_п має вигляд S- образних кривих, а залежність швидкості зародкоутворення J від температури Т_п має вигляд тамманівської кривої. Для кристалічних плівок Se встановлена кореляційна залежність J від Т_п з залежністю параметрів структури зародків від температури.

Запропоновано механізм кристалізації, згідно якому молекули різної конфігурації можуть визначати склад та структуру плівок. Проведено термохімічний аналіз, запропонована схема формування алмазу, розраховані робота утворення та критичні розміри зародків кристалу алмазу та селену з пари.

1. Методом високотемпературної хімічної транспортної реакції у системі активізований графіт- водень і метан з концентрацією 2,4,6% СН₄ та тиском пари від 5 до 32кПа синтезовані алмазні плівки товщинами від 0,12 до 11,4мкм на вольфрамових та кремнієвих підкладинках при температурах від 1013К до 1273К, та проведені систематичні рентгеноструктурні дослідження впливу тиску, складу парів, температури підкладинки на різні стадії росту плівок та їх структуру.

2. Рентгенодифракційним методом встановлено, що формуванню алмазної плівки на вольфрамовій підкладинці передує утворення карбідів W₂C та WC. Ріст алмазної фази проходить на карбіді WC. Послідовність утворення W₂C WC алмаз має місце при вирощуванні плівок, як на “запалювалках” так і без них.

3. Встановлено, що під час синтезу алмазу на W і Si-підкладинках методом ВХТР структура плівок залежить від тиску р парів, температури підкладинки Т_п, концентрації СН₄ і товщини плівки d. В плівках проявляється або текстура <111>, <110>, <311> або подвійна текстура <110>+<311>. Для цілого ряду плівок виявлено, що швидкості росту V та параметри структури (,,) в залежності від р і Т_п описуються кривими, що корелюють між собою.

4. Вперше встановлено, що при кристалізації плівок Se з пари залежності ступеня кристалічності від температури Т_п та числа зародків N від часу при будь якій температурі підкладинки Т_п мають вигляд S-образних кривих, а залежність швидкості зародкоутворення J та параметрів реальної структури від Т_п має видгляд тамманівської кривої.

5. Проведено термохімічний аналіз, запропонована схема формування алмазу, розраховані робота утворення та критичні розміри зародків кристалів алмазу та селену з пари. Запропоновано механізм кристалізації згідно якому молекули різної конфігурації, що утворюються у газовому середовищі можуть визначати склад та структуру плівок.

Публікації автора:

1. Трефилов В.И., Самсоненко Н.Д., Токий В.В., Гареев А.М., Сельская И.В. Изучение ранних стадий синтеза алмаза из углеродосодержащей плазмы при низких давлениях. // ДАН Украины, 1992. -№ 1. -C. 74-76.

2. Сельская И.В., Игнатенко П.И. Влияние условий синтеза на структурные характеристики и рост алмазных пленок, полученных на поликристаллах вольфрама. // Вісник Донецького університета. Серія А: Природничі науки, 2000. -№1. -С.72-75.

3. Александров В.Д., Сельская И.В. Влияние условий синтеза на структурные характеристики кристаллических алмазных пленок, синтезированных на монокристаллах кремния. // Поверхность, 2001. -№12. –С.38-41.

4. Сельская И.В., Игнатенко П.И. Структурные исследования алмазных пленок, полученных на поликристаллах вольфрама. // Материаловедение, 2001. -№ 7 (52).-С.41-43.

5. Александров В.Д., Сельская И.В. Рост и структура алмазных пленок, полученных методом химической транспортной реакции.// Вопросы химии и химической технологии, 2002. –№6. –С.25-28.

6. Сельська І.В., Ігнатенко П.І. Рентгенівські дослідження структурних характеристик алмазних плівок, синтезованих на (111) Si. // Вісник Донецького університету. Серія А: Природничі науки, 2002. -№1. -С.260-264.

7. Александров В.Д., Малиновская Н.Е., Сельская И.В., Александрова О.В. Образование зародышей с вакансиями и дислокациями при конденсации пара на подложки. // Вісник ДонДАБА. Серія: Композиційні матеріали для будівництва, 2000. -Вип.2 (22). -С.139-142.

8. Александров В.Д., Сельская И.В., Постников В.А. Влияние температуры, давления и концентрации метана с водородом на рост алмазных пленок, полученных методом химической транспортной реакции. // Наукові праці ДонНТУ. Серія: Хімія і хімічна технологія, 2002. –Вип. 44.- С.7-14.

9. Tokiy V., Samsonenko N., Gorban S., Selskaya I., Gareyev A. New ESP-diagnostics for optimization of deposition processes of diamond films.// The Proceeding of 2-nd Inter.Conf.on the Applications of Diamond films and Related Materials.-Tokyo, 1993. -Р.761-766.

10. Александров В.Д., Фролова С.А., Сельская И.В. Исследование кинетики зародышеобразования при кристаллизации аморфных пленок селена в электронном микроскопе. // Сб. “Тонкие пленки в электронике”. Материалы 12-ого Международного симпозиума. –Харьков, 2001. -С.163-165.

11. Сельская И.В. Исследование роста алмазных пленок, полученных на поликристаллах вольфрама. // Сб. «Алмазные пленки и пленки родственных материалов». Материалы 5-ого Международного симпозиума. -Харьков, 2002.-С.20-22.

12. Токий В.В., Самсоненко Н.Д., Горбань С.В., Сельская И.В. ЭПР- и рентгеновская диагностика в технологии получения компактов на основе природных и синтетических материалов. // Перспективы применения алмазов в электронике и электронной технике. Тезисы докладов Всесоюзной конференции –Москва, 1991. -С. 70-72.

13. Самсоненко Н.Д., Токий В.В., Гареев А.М., Тимченко В.И., Сельская И.В. Кинетика начальной стадии синтеза кристаллических алмазных пленок. // 8 Всесоюзная конференция по росту кристаллов. Расширенные тезисы. –Харьков, 1992. -С.196-197.

14. Samconenko N.D., Tokiy V.V., Gareyev A.M., Selskaya I.V. Influence of substrate temperature upon the initial stages of synthesis of diamond films. // 3-Inter. Conf.on the New Diamond Science and Tech. 3-rd European Conf. on Diamond, Diamond-Likе and Related Coating. Abstracts. –Germany, 1992. -P.8.121.

15. Самсоненко С.Н., Сельская И.В., Тимченко В.И., Носанов Н.И. Изучение электрически активных центров в алмазе методом ЭПР и рентгеновской дифракции.// V Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок (Матеріали).-Івано-Франківськ, -1995. -С.108.

16. Samsonenko N.D., Nosanov N.I., Dovbnya V.A., Samsonenko C.N., Selskaya I.V. Thick-Film Technology Production Electrical Ohmic Contacts to Diamond.// 7-th European Conf. Diamond, Diamond-Like and Related Materials. 5-Inter. Conf. on the New Diamond Science and Tech. Programme. -France, -1996.-11.093.

17. Samsonenko H.D., Timchenko V.I., Samsonenko C.N., Selskaya I.V., Zhuravlev A.V., Nosanov N.I. Greation of the dislocation structure and electric active centres in diamond with laser impulse radiation.// 9-th European Conf. On Diamond, Diamond-Like Materials, Nitride and Silicon Carbide. Programme.–Greece.Gretе,-1998.

18. Samsonenko N.D., Samsonenko C.N., Selskaya I.V., Nosanov N.I. Connection electronic properties of epitaxial and polycrystall diamond fiims with their construction.// 10-th European Conf.on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Natotubes, Nitrides and Silicon Carbide. Abstract book. –Czech Republic, -1999.-Р.15.637.

19. Сельская И.В., Игнатенко П.И. Влияние условий получения алмазных пленок на подложках кремния и вольфрама. // VIII Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок. Матеріали конф.-Івано-Франкiвськ, 2001. -С. 57-58.

20. Alexandrov V.D., Selskaya I.V., Frolova S.A. An electronic and microscopic study of the nucleation kinetics at crystallization of selenium amorphous films. // Second International Workshop. Nucleation and non-linear problems in first-order phase transitions. Programme.- St. Petersburg, -2002.

21. Александров В.Д., Сельская И.В. Рост поликристаллических алмазных пленок,

синтезированных методом химической транспортной реакции. // Х Национальная конференция по росту кристаллов. Тезисы докладов. – Москва, -2002.- С.374.

Особистий внесок дисертанта у друкованих працях:

[1-6,8,9,11-19,21] – безпосередня участь в отримані алмазних плівок. Рентгенодифракційні дослідження алмазних плівок, одержаних методом ВХТР при різних параметрах синтезу (р,Т,%СН₄), розшифрування дифрактограм (фазовий склад) та математична обробка результатів (визначення структури плівок, текстури, розміру блоків мозаїки, мікродеформації, густини дислокацій). Описування результатів експериментального дослідження.

[10,20]- участь в отримані плівок селену. Розшифрування електроннограм плівок селену та математична обробка результатів. Описування результатів експериментального дослідження.

[7]- проведення математичних розрахунків моделі зародку при конденсації з пари на підкладинку.