Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu

Досліджено структуру поверхні тонких плівок Y₂O₃:Eu, одержаних методою ВЧ-йонно-плазмового напорошення, при зміні концентрації активатора в межах 1,0–7,5 мол.%. Виміряно спектри ІЧ-відбивання одержаних систем тонка плівка Y₂O₃:Eu–підкладинка з топленого кварцу υ-SiO₂ у спектральній області 400–1600...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Бордун, О.М., Бордун, І.О., Кухарський, І.Й., Пташник, В.В., Цаповська, Ж.Я., Леонов, Д.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2017
Назва видання:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130029
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu / О.М. Бордун, І.О. Бордун, І.Й. Кухарський, В.В. Пташник, Ж.Я. Цаповська, Д.С. Леонов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 1. — С. 27-36. — Бібліогр.: 22 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-130029
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1300292018-02-05T03:03:01Z Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu Бордун, О.М. Бордун, І.О. Кухарський, І.Й. Пташник, В.В. Цаповська, Ж.Я. Леонов, Д.С. Досліджено структуру поверхні тонких плівок Y₂O₃:Eu, одержаних методою ВЧ-йонно-плазмового напорошення, при зміні концентрації активатора в межах 1,0–7,5 мол.%. Виміряно спектри ІЧ-відбивання одержаних систем тонка плівка Y₂O₃:Eu–підкладинка з топленого кварцу υ-SiO₂ у спектральній області 400–1600 см–1 при Т = 295 К. Проведено інтерпретацію смуг, пов’язаних з коливними процесами у плівках Y₂O₃:Eu. Встановлено, що смуги ІЧ-відбивання з максимумами в області 1218 і 1253 см⁻¹ є достатньо чутливими до зміни концентрації активатора Eu³⁺, розміру кристалітів, які формують плівку, та структурної досконалості одержаних плівок. Исследована структура поверхности тонких плёнок Y₂O₃:Eu, полученных методом ВЧ-ионно-плазменного напыления, при изменении концентрации активатора в пределах 1,0–7,5 мол.%. Измерены спектры ИК-отражения полученных систем тонкая плёнка Y₂O₃:Eu–подложка из плавленого кварца υ-SiO₂ в спектральной области 400–1600 см⁻¹ при T = 295 К. Проведена интерпретация полос, связанных с колебательными процессами в плёнках Y₂O₃:Eu. Установлено, что полосы ИК-отражения с максимумами в области 1218 и 1253 см⁻¹ являются довольно чувствительными к изменению концентрации активатора Eu³⁺, размеру кристаллитов, которые формируют плёнку, и структурному совершенству полученных плёнок. The structure of the surface of thin films of Y₂O₃:Eu obtained by RF sputtering when the activator concentration varies within the range 1.0–7.5 mol.% is investigated. The spectra of IR reflection of the thin film Y₂O₃:Eu–fused quartz (υ-SiO₂) substrate system at 295 K in region 400–1600 cm⁻¹ are measured. The peaks in the vibrational spectrum of films Y₂O₃:Eu are interpreted. AS revealed, the peaks of IR reflection with maxima at 1218 and 1253 cm⁻¹ are quite sensitive to changes of Eu³⁺ activator concentration, size of crystallites forming the film, and structural perfection of obtained films. 2017 Article Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu / О.М. Бордун, І.О. Бордун, І.Й. Кухарський, В.В. Пташник, Ж.Я. Цаповська, Д.С. Леонов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 1. — С. 27-36. — Бібліогр.: 22 назв. — укр. 1816-5230 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130029 PACS: 42.30.-d, 63.22.dc, 68.37.Ps, 78.20.Ci, 78.30.-j, 78.60.Hk, 81.15.-z uk Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Досліджено структуру поверхні тонких плівок Y₂O₃:Eu, одержаних методою ВЧ-йонно-плазмового напорошення, при зміні концентрації активатора в межах 1,0–7,5 мол.%. Виміряно спектри ІЧ-відбивання одержаних систем тонка плівка Y₂O₃:Eu–підкладинка з топленого кварцу υ-SiO₂ у спектральній області 400–1600 см–1 при Т = 295 К. Проведено інтерпретацію смуг, пов’язаних з коливними процесами у плівках Y₂O₃:Eu. Встановлено, що смуги ІЧ-відбивання з максимумами в області 1218 і 1253 см⁻¹ є достатньо чутливими до зміни концентрації активатора Eu³⁺, розміру кристалітів, які формують плівку, та структурної досконалості одержаних плівок.
format	Article
author	Бордун, О.М. Бордун, І.О. Кухарський, І.Й. Пташник, В.В. Цаповська, Ж.Я. Леонов, Д.С.
spellingShingle	Бордун, О.М. Бордун, І.О. Кухарський, І.Й. Пташник, В.В. Цаповська, Ж.Я. Леонов, Д.С. Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet	Бордун, О.М. Бордун, І.О. Кухарський, І.Й. Пташник, В.В. Цаповська, Ж.Я. Леонов, Д.С.
author_sort	Бордун, О.М.
title	Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu
title_short	Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu
title_full	Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu
title_fullStr	Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu
title_full_unstemmed	Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu
title_sort	структура і коливні спектри тонких плівок y₂o₃:eu
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2017
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130029
citation_txt	Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu / О.М. Бордун, І.О. Бордун, І.Й. Кухарський, В.В. Пташник, Ж.Я. Цаповська, Д.С. Леонов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 1. — С. 27-36. — Бібліогр.: 22 назв. — укр.
series	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv	AT bordunom strukturaíkolivníspektritonkihplívoky2o3eu AT bordunío strukturaíkolivníspektritonkihplívoky2o3eu AT kuharsʹkijíj strukturaíkolivníspektritonkihplívoky2o3eu AT ptašnikvv strukturaíkolivníspektritonkihplívoky2o3eu AT capovsʹkažâ strukturaíkolivníspektritonkihplívoky2o3eu AT leonovds strukturaíkolivníspektritonkihplívoky2o3eu
first_indexed	2025-07-09T12:43:35Z
last_indexed	2025-07-09T12:43:35Z
_version_	1837173330059198464
fulltext	27 PACS numbers: 42.30.-d, 63.22.dc, 68.37.Ps, 78.20.Ci, 78.30.-j, 78.60.Hk, 81.15.-z Структура і коливні спектри тонких плівок Y2O3:Eu О. М. Бордун1, І. О. Бордун1, І. Й. Кухарський1, В. В. Пташник1, Ж. Я. Цаповська1, Д. С. Леонов2 1Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Драгоманова, 50, 79005 Львів, Україна 2Технічний центр НАН України, вул. Покровська, 13, 04070 Київ, Україна Досліджено структуру поверхні тонких плівок Y2O3:Eu, одержаних ме- тодою ВЧ-йонно-плазмового напорошення, при зміні концентрації ак- тиватора в межах 1,0–7,5 мол.%. Виміряно спектри ІЧ-відбивання одержаних систем тонка плівка Y2O3:Eu–підкладинка з топленого ква- рцу -SiO2 у спектральній області 400–1600 см–1 при Т295 К. Прове- дено інтерпретацію смуг, пов’язаних з коливними процесами у плівках Y2O3:Eu. Встановлено, що смуги ІЧ-відбивання з максимумами в облас- ті 1218 і 1253 см–1 є достатньо чутливими до зміни концентрації акти- ватора Eu3, розміру кристалітів, які формують плівку, та структурної досконалости одержаних плівок. The structure of the surface of thin films of Y2O3:Eu obtained by RF sputtering when the activator concentration varies within the range 1.0– 7.5 mol.% is investigated. The spectra of IR reflection of the thin film Y2O3:Eu–fused quartz (-SiO2) substrate system at 295 K in region 400– 1600 cm–1 are measured. The peaks in the vibrational spectrum of films Y2O3:Eu are interpreted. AS revealed, the peaks of IR reflection with maxima at 1218 and 1253 cm–1 are quite sensitive to changes of Eu3 acti- vator concentration, size of crystallites forming the film, and structural perfection of obtained films. Исследована структура поверхности тонких плёнок Y2O3:Eu, получен- ных методом ВЧ-ионно-плазменного напыления, при изменении кон- центрации активатора в пределах 1,0–7,5 мол.%. Измерены спектры ИК-отражения полученных систем тонкая плёнка Y2O3:Eu–подложка из плавленого кварца -SiO2 в спектральной области 400–1600 см–1 при T295 К. Проведена интерпретация полос, связанных с колебатель- Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii 2017, т. 15, № 1, сс. 27–36  2017 ІМÔ (Інститут металофізики ім. Ã. В. Курдюмова ÍÀÍ Óкраїни) Íадруковано в Óкраїні. Ôотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 28 О. М. БОРДÓÍ, І. О. БОРДÓÍ, І. Й. КÓХÀРСЬКИЙ та ін. ными процессами в плёнках Y2O3:Eu. Óстановлено, что полосы ИК- отражения с максимумами в области 1218 и 1253 см–1 являются до- вольно чувствительными к изменению концентрации активатора Eu3, размеру кристаллитов, которые формируют плёнку, и структурному совершенству полученных плёнок. Ключові слова: оксид ітрію, тонкі плівки, кристаліти, коливні спектри. Key words: yttrium oxide, thin films, crystallites, vibrational spectra. Ключевые слова: оксид иттрия, тонкие плёнки, кристаллиты, колеба- тельные спектры. (Отримано 17 січня 2017 р.) 1. ВСТУП В останні роки інтерес до тонких плівок металооксидних матері- ялів зумовлений широкими можливостями їх використання в оп- тоелектроніці і приладобудуванні. Такі плівки та інші матеріяли, леґовані рідкісноземельними металами (РЗМ), є ключовими еле- ментами сучасних пристроїв ґенерації, передачі і керування оп- тичними сиґналами. Серед таких матеріялів особливе місце за- ймає Y2O3:Eu, який вже пройшов етап досліджень і серійно випу- скається, однак, поки що у вигляді порошкових катодолюміно- форів. Враховуючи лінійну залежність яскравости свічення від густини струму збудження, відомі фірми-виробники безальтерна- тивно використовують лише Y2O3:Eu як червону компоненту про- екційних телевізорів, а також при створенні пласких повноколі- рних вакуумних флуоресцентних дисплеїв (ВÔД) і дисплеїв з польовою емісією (ÔПЕ) [1–3]. Íедоліком даного матеріялу є незадовільна морфологія части- нок, що не забезпечує гладкого і рівномірного покриття екранів і високої роздільчої здатности. Така ситуація зумовила активне вивчення різноманітних наноструктурних об’єктів на основі Y2O3:Eu [4–7]. Було помічено, що ряд властивостей даного мате- ріялу змінюється, коли розмір кристалів досягає нанометрових розмірів. Дані зміни можуть бути викликані як квантово- розмірними ефектами, так і посиленням ролі різних поверхневих ефектів. Комбінація малих розмірів кристалічних частинок і на- явність леґувальної домішки, — люмінесцентного центра, — йо- на Eu3+ забезпечує рівномірне покриття екрана при нанесенні то- нких плівок Y2O3:Eu3, які складаються з нанокристалічних зе- рен, ефективність і стабільність люмінесценції і сприяє розши- ренню потенційних областей застосування. Для розуміння процесів безвипромінювального перенесення СТРÓКТÓРÀ І КОЛИВÍІ СПЕКТРИ ТОÍКИХ ПЛІВОК Y2O3:Eu 29 енергії електронного збудження в таких плівках необхідно дослі- дити спектри відбивання в ІЧ-області, що надають інформацію про будову і властивості плівок, про характер фононних і доміш- кових переходів. Це і зумовило дослідження впливу концентрації активатора на структурні характеристики та фононний спектр тонких плівок Y2O3:Eu, яких наведено у даній роботі. 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ Тонкі плівки Y2O3:Eu товщиною 0,2–0,5 мкм одержані ВЧ-йонно- плазмовим розпорошенням в атмосфері 100% кисню або 100% аргону в системі з використанням магнетного поля зовнішніх со- леноїдів для компресії і додаткової йонізації плазмового стовпа на підкладинках із топленого кварцу -SiO2. В якості вихідної сировини використовувався Y2O3 марки ИтО-И і Eu2O3 марки «ос.ч.». Концентрація активатора змінювалася в межах від 1,0 до 7,5 мол.%. Після нанесення плівок проводилося їх термооброб- лення на повітрі при температурі 950–1050С. Рентґенодифрак- ційні дослідження показали наявність полікристалічної структу- ри з переважаючою орієнтацією в площині (222). Вигляд одер- жаних дифрактограм практично аналогічний до дифрактограм чистих плівок Y2O3, які наведені нами в [8]. При цьому у плівках Y2O3:Eu, одержаних в атмосфері арґону, дещо більшу інтенсив- ність має рефлекс від площини (440). Морфологія поверхні плівок досліджувалася за допомогою атомно-силового мікроскопа (ÀСМ) ‘Solver P47 PRO’. Обробка ек- спериментальних даних і виконання обчислень параметрів мор- фології поверхні проводилося за допомогою програмного пакету ‘Image Analysis 2’. Вимірювання спектрів ІЧ-відбивання проводилося на двопро- меневому спектрофотометрі ‘Specord 75 IR’ з розріжненням у до- сліджуваній області не гірше 2 см–1. 3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОБГОВОРЕННЯ Характерні мікрофотографії поверхні плівок Y2O3:Eu з різною концентрацією активатора, одержані за допомогою ÀСМ, наведе- но на рис. 1, 2. Як видно з одержаних результатів, на розміри кристалічних зерен і шерсткість поверхні плівок істотний вплив має концентрація активатора Eu3. При цьому навіть метода оде- ржання менш чутлива до даних параметрів структури плівок (рис. 1). Типові структурні параметри поверхні плівок Y2O3:Eu наведено в табл. 1. Характерним є те, що плівки Y2O3:Eu одержані ВЧ-йонно- 30 О. М. БОРДÓÍ, І. О. БОРДÓÍ, І. Й. КÓХÀРСЬКИЙ та ін. плазмовим напорошенням мають дещо більші розміри кристаліч- них зерен, ніж при дискретному напорошенні, хоча характери- зуються меншою шерсткістю поверхні. При цьому збільшення концентрації активатора Eu3 приводить до істотного збільшення як розмірів кристалітів, так і шерсткости рельєфу поверхні плі- вок Y2O3:Eu (рис. 2). Характерні спектри ІЧ-відбивання тонких плівок Y2O3:Eu з рі- зними концентраціями активатора на кварцових підкладинках та спектри відбивання чистих підкладинок наведено на рис. 3. При цьому спектр відбивання тонких плівок потрібно розглядати як суперпозицію спектрів відбивання тонкої плівки і пропускання нею відбитого від кварцової підкладинки ІЧ-випромінення. Для аналізи спектрів відбивання системи плівка Y2O3:Eu–SiO2 потріб- но врахувати явище інтерференції у плівці, яке визначається то- вщиною плівки d і показниками заломлення n та екстинкції k. Ó відповідності до [9] коефіцієнт відбивання такої системи R  \|r\| 2, а        12 23 12 23 exp( 2 ) exp( 2 ) r i r r i r r а в б г Рис. 1. Зображення морфології поверхні тонких плівок Y2O3:Eu, одер- жаних методою дискретного випаровування (а, б) і ВЧ-йонно- плазмового розпорошення в атмосфері арґону (в, г) з концентрацією ак- тиватора у 1 мол.%. Зображення а і в — двовимірні, б і г — тривимір- ні.1 СТРÓКТÓРÀ І КОЛИВÍІ СПЕКТРИ ТОÍКИХ ПЛІВОК Y2O3:Eu 31 — амплітуда відбивання від шару, індекси 1, 2, 3 відносяться до повітря, плівки та підкладинки відповідно,       2 2(2 ) sin ,h 0. Проведені розрахунки свідчать про наявність провалу у спект- рі відбивання, мінімум якого знаходиться поблизу 1400 см–1, що узгоджується з експериментальними спектрами відбивання сис- тем плівка–підкладинка. Це, найімовірніше, і є причиною досить слабкої інтенсивности смуг відбивання у спектральній області 1300–1600 см–1, хоча у спектрах монокристалічних і порошкових зразків ці лінії досить помітні [10, 11]. Положення інтерферен- ційного мінімуму залежить від d, n, k, методику визначення яких описано нами в [12]. Íа одержаних спектрах ІЧ-відбивання систем плівка– підкладинка спостерігається ряд вузьких смуг, спектральне по- ложення яких не змінюється при зміні d, n, k. Віднімаючи спектр кварцової підкладинки від спектра системи плівки на пі- дкладинці, можна одержати смуги, що відповідають фононному а в б г Рис. 2. Зображення морфології поверхні тонких плівок Y2O3:Eu, одер- жаних методом ВЧ-йонно-плазмового розпорошення в атмосфері арґону при концентраціях активатора у 2,5 мол.% (а, б) і 5 мол.% (в, г). Зо- браження а і в — двовимірні, б і г — тривимірні.2 32 О. М. БОРДÓÍ, І. О. БОРДÓÍ, І. Й. КÓХÀРСЬКИЙ та ін. відбиванню безпосередньо у плівках Y2O3:Eu. Порівнюючи спектри ІЧ-відбивання тонких плівок Y2O3:Eu з ТАБЛИЦЯ 1. Шерсткість поверхні плівок, середні розміри зерен і пло- щі кристалітів в тонких плівках Y2O3:Eu.3 Концентрація активатора Eu3, мол.% Метод одержання Шерсткість поверхні, нм Середній розмір зерна, нм Середня площа кристалітів, нм2 1,0 Дискретне випаровування 5,65 15,68 242 1,0 ВЧ-розпорошення 5,31 15,86 307 2,5 ВЧ-розпорошення 17,62 43,14 8027 5,0 ВЧ-розпорошення 81,33 352,94 111157 7,5 ВЧ-розпорошення — — — Рис. 3. Спектри ІЧ-відбивання тонких плівок Y2O3:Eu (5,0 мол.%), на- порошених в атмосфері кисню (а) та арґону (б), тонких плівок Y2O3:Eu (2,5 мол.%), напорошених в атмосфері арґону (в), плівок Y2O3:Eu (1,0 мол.%), напорошених в атмосфері арґону (г), і чистої підкладинки (д).4 СТРÓКТÓРÀ І КОЛИВÍІ СПЕКТРИ ТОÍКИХ ПЛІВОК Y2O3:Eu 33 різною концентрацією активатора, бачимо, що вони мають подіб- ну структуру, однак збільшення концентрації активатора приво- дить до зростання відбивання в області 1230–1250 см–1 (рис. 3). Коливні моди в Y2O3 при нульовому хвильовому векторі (фунда- ментальні коливання) повністю визначаються коливаннями ато- мів елементарної комірки. Плівки оксиду ітрію Y2O3 мають кубі- чну структуру [8] і відносяться до просторової групи Ia3 . Àтоми Ітрію займають дві позиції з точковою симетрією С2 і С3і [13]. Ó спектрах комбінаційного розсіяння можуть проявлятися 22 ко- ливні моди 4Ag4Eg14Fg [14]. В ІЧ-спектрах проявляються пе- реходи і за участю Au-, Eu- та Tu-коливних мод [14–16]. Згідно з [17] у спектральній області 100–1184 см–1 розташовані смуги фу- ндаментальних коливань Y2O3. При цьому смуги, частоти яких перевищують 300 см–1, відносяться до внутрішніх коливань полі- едрів YO6. Ó спектральній області понад 1184 см–1 спостерігають- ся двофононні процеси й обертони фундаментальних коливань. Спостережувані смуги у спектрах ІЧ-відбивання плівок Y2O3:Eu наведено у табл. 2. Інтерпретацію коливних мод прове- дено з використанням результатів теоретико-групової аналізи і з можливими комбінаціями частот у центрі Бріллюенової зони [14, 15, 18]. Як видно з таблиці 2, положення смуг двофононного по- глинання добре узгоджується з можливим набором комбінацій однофононних частот, зумовлених коливанням ітрієвого октаедра YO6.  Зазначимо, що між деякими частотами фононних коливань у тонкоплівкових і монокристалічних зразках спостерігаються від- хили, які перевищують роздільчу здатність вимірювань чи дис- персію фононних гілок. Таку ситуацію, найімовірніше, зумовле- ТАБЛИЦЯ 2. Частоти й інтерпретація фононних переходів у тонких плівках Y2O3:Eu.5 Частоти, см–1 Інтерпретація Тип переходу 406 425 1218 405 431 830383 Tu Tg EgEg 1253 1381 830431 1184194 EgTg AgEg 1419 948471 830592 EgTg EgFg 1432 948480 830596 EgFg EgTg 1503 1594 1650 1184318 1184402 1184468 AgFg AgFg AgFg 34 О. М. БОРДÓÍ, І. О. БОРДÓÍ, І. Й. КÓХÀРСЬКИЙ та ін. но тим, що плівки мають полікристалічну структуру, яка скла- дається з нанорозмірних кристалітів, середні розміри яких змі- нюються від 16 до 353 нм при зміні концентрації активатора від 1 до 5 мол.%. Згідно з [19] смуги комбінаційного розсіювання для монокристалів і нанокристалічних керамік Y2O3 є практично ідентичними. Тому, ймовірно, важливішим є вплив активатора. Зокрема, якщо врахувати, що згідно з [14] коливання фраґментів Eu–O мають менші частоти фононних переходів, ніж фраґментів Y–O, то в активованих плівках Y2O3:Eu має спостерігатися деяке зменшення частоти фононних переходів у фраґментах Y(Eu)–O при зростанні концентрації активатора. Це зафіксовано нами для коливних мод з частотами 406 і 425 см–1, де величина частоти коливання при зростанні концентрації активатора зменшувалася до 6 см–1. Характерною особливістю спектрів ІЧ-відбивання тонких плі- вок Y2O3, одержаних методою дискретного випаровування [20] та спектрів комбінаційного розсіяння й ІЧ-відбивання порошкових зразків Y2O3, [15, 21] є наявність групи з чотирьох достатньо ін- тенсивних смуг в області 1100–1200 см–1, які зумовлені деформа- ційними коливаннями фраґментів Y–O–H [22]. Відносно менша інтенсивність цих смуг у спектрах ІЧ-відбивання тонких плівок порівняно з порошкоподібними зразками вказує на меншу кіль- кість водню у складі тонких плівок. Проведені експериментальні дослідження дегідратації в [22] виявили виділення водню в Y2O3 до температури понад 1000С. Враховуючи, що у спектрах ІЧ- відбивання одержаних нами тонких плівок Y2O3:Eu дані смуги відсутні, можна зробити висновок, що використання методи ВЧ- напорошення уможливлює одержати однорідніші плівки, ніж при дискретному напорошенні, і вміст водню в них є істотно меншим. Одержані нами результати (рис. 3) показують, що смуги ІЧ- відбивання в області з максимумами 1218 і 1253 см–1 є достатньо чутливими до величини концентрації активатора Eu3, розміру кристалітів, які формують плівку Y2O3:Eu, та структурної доско- налости плівок. Зокрема, зростання концентрації активатора і відповідно збільшення розміру кристалітів, а також зменшення структурної досконалости за рахунок напорошення у різних ат- мосферах [8] приводять до зростання інтенсивности даних смуг. 4. ВИСНОВКИ Проведені дослідження показують, що при ВЧ-йонно-плазмовому напорошенні тонких плівок Y2O3:Eu збільшення концентрації ак- тиватора в межах 1,0–5,0 мол.% приводить до істотного збіль- шення розмірів кристалітів, які формують плівку від 16 до 353 СТРÓКТÓРÀ І КОЛИВÍІ СПЕКТРИ ТОÍКИХ ПЛІВОК Y2O3:Eu 35 нм відповідно. Одержані в роботі результати при дослідженні ко- ливних спектрів можна використати при вивченні структури та досконалости тонких плівок Y2O3:Eu, перебудови їхньої структу- ри під час фазових переходів. Спектри ІЧ-відбивання корисні для інтерпретації плівок Y2O3:Eu, активованих різною концентрацією активатора, і дають можливість кількісно оцінювати величину цієї концентрації. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА—REFERENCES 1. N. Yamamoto, Cathodoluminescence (Croatia: InTech: 2012). 2. À. С. Бугаев, В. Б. Киреев, Е. П. Шешин, À. Ю. Колодяжный, УФН, 185, № 8: 853 (2015); A. S. Bugaev, V. B. Kireev, E. P. Sheshin, and A. Yu. Kolodyazhnyi, Uspekhi Fiz. Nauk, 185, No. 8: 853 (2015) (in Russian). 3. S. H. Cho, S. H. Know, J. S. Yoo, C. W. Oh, J. D. Lee, K. J. Hong, and S. J. Kwone, J. Electrochem. Soc., 147, No. 8: 3143 (2000). 4. Q. Dai, M. E. Foley, C. J. Breshike, A. Lita, and G. F. Strouse, J. Am. Chem. Soc., 133, No. 39: 15475 (2011). 5. C. Shanga, X. Shang, Y. Qu, and M. Li, Chem. Phys. Lett., 501, Nos. 4–6: 480 (2011). 6. R. Srinivasan, N. R. Yogamalar, J. Elanchezhiyan, R. J. Joseyphus, and A. C. Bose, J. Alloys Comp., 496, Nos. 1–2: 472 (2010). 7. P. Packiyaraj and P. Thangadurai, J. Lumin., 145: 997 (2014). 8. O. M. Bordun, I. O. Bordun, and I. Yo. Kukharskyy, J. Appl. Spectrosc., 82, No. 3: 390 (2015). 9. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Электродинамика сплошных сред (Москва: Íаука: 1982); L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Ehlektrodinamika Sploshnykh Sred (Moscow: Nauka: 1982) (in Russian). 10. X. Li, Q. Li, Z. Xia, L. Wang, W. Yan, J. Wang, and R. I. Boughton, Cryst. Growth Des., 6, No. 10: 2193 (2006). 11. S. X. Lu and Y. G. Liu, J. Non-Cryst. Sol., 353: 1037 (2007). 12. O. M. Bordun, I. O. Bordun, and I. Yo. Kukharskyy, J. Appl. Spectrosc., 79, No. 6: 982 (2013). 13. M. Buijs, A. Meyerink, and G. Blasse, J. Lumin., 37, No. 1: 9 (1987). 14. M. V. Abrashev, N. D. Todorov, and J. Geshev, J. Appl. Phys., 116, No. 10: 103508 (2014). 15. G. Schaack and J. A. Koningstein, J. Opt. Soc. Am., 60, No. 8: 1110 (1970). 16. N. D. Todorov, M. V. Abrashev, V. Marinova, M. Kadiyski, L. Dimova, and E. Faulques, Phys. Rev. B, 87, No. 10: 104301 (2013). 17. À. Àндерсон, Применение спектров комбинационного рассеяния (Москва: Мир: 1977); A. Anderson, Primenenie Spektrov Kombinatsionnogo Rasseyaniya (Moscow: Mir: 1977) (Russian translation). 18. J. Gouteron, J. Zarembowitch, and A. Lejus, CR Acad. Sci. Paris, 289: C243 (1979). 19. A. A. Kaminskii, K. Ueda, H. J. Eichler, S. N. Bagaev, K. Takaichi, J. Lu, A. Shirakawa, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett., 1, No. 1: 6 (2004). 20. О. М. Бордун, І. М. Бордун, Укр. фіз. журн., 41, № 4: 445 (1996); 36 О. М. БОРДÓÍ, І. О. БОРДÓÍ, І. Й. КÓХÀРСЬКИЙ та ін. O. M. Bordun and І. M. Bordun, Ukr. Fіz. Zhurn., 41, No. 4: 445 (1996) (in Ukrainian). 21. В. Í. Стрекаловский, Ю. Í. Макурин, Ã. Ã. Касимов, Э. Ã. Вовкотруб, Изв. АН СССР. Неорган. материалы, 22, № 12: 2067 (1986); V. N. Strekalovskiy, Yu. N. Makurin, G. G. Kasimov, and Eh. G. Vovkotrub, Izv. AN SSSR. Neorgan. Materialy, 22, No. 12: 2067 (1986) (in Russian). 22. К. Íакомото, ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений (Москва: Мир: 1991); K. Nakomoto, IK-Spektry i Spektry KR Neorganicheskikh i Koordinatsionnykh Soedineniy (Moscow: Mir: 1991) (Russian translation). 1Ivan Franko National University of Lviv, 50, Drahomanov Str., UA-79005 Lviv, Ukraine 2Technical Centre, N.A.S. of Ukraine, 13, Pokrovska Str., UA-04070 Kyyiv, Ukraine 1 Fig. 1. SEM micrographs of surface of thin films of Y2O3:Eu obtained by discrete evapora- tion (a, б) and RF ion–plasma sputtering in an argon atmosphere (в, г) with activator concen- tration of 1 mol.%. Images a and в are two-dimensional, б and г are three-dimensional. 2 Fig. 2. SEM micrographs of surface of thin films of Y2O3:Eu obtained by RF ion–plasma sputtering in an argon atmosphere with activator concentration of 2.5 mol.% (а, б) and 5 mol.% (в, г). Images a and в are two-dimensional, б and г are three-dimensional. 3 TABLE 1. The roughness of film surface, the average grain size and area of the crystallites in thin films Y2O3:Eu. 4 Fig. 3. IR-reflection spectra of thin films Y2O3:Eu (5.0 mol.%) obtained in an atmosphere of oxygen (a) and argon (б), thin films Y2O3:Eu (2.5 mol.%) obtained in an argon atmosphere (в), films Y2O3:Eu (1.0 mol.%) obtained in an argon atmosphere (г), and pure quartz sub- strate (д). 5 TABLE 2. Frequencies and interpretation of phonon transitions in thin films Y2O3:Eu.

Структура і коливні спектри тонких плівок Y₂O₃:Eu

Репозитарії

Схожі ресурси