Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка

Одержано тонкі плівки Ni на поліімідних підложжях методою термічного випаровування у вакуумі. Виконано апробацію методики одержання рівномірно розподілених по поверхні полімерного підложжя масивів металічних наночастинок шляхом дисперґування тонких плівок Ni під час термовідпалювання у вакуумі. Досл...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Зленко, В.О., Проценко, С.І.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2011
Назва видання:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/74613
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:	Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка / В.О. Зленко, С.І. Проценко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 3. — С. 607-615. — Бібліогр.: 19 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-74613
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-746132015-01-22T03:02:36Z Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка Зленко, В.О. Проценко, С.І. Одержано тонкі плівки Ni на поліімідних підложжях методою термічного випаровування у вакуумі. Виконано апробацію методики одержання рівномірно розподілених по поверхні полімерного підложжя масивів металічних наночастинок шляхом дисперґування тонких плівок Ni під час термовідпалювання у вакуумі. Досліджено мікроструктуру та терморезистивні властивості тонкоплівкового твердого розчину (Cu, Ni), одержаного на основі дисперґованих плівок ніклю. Thin films of Ni on polyimide substrates are fabricated by thermal evaporation in a vacuum. Approbation of technique for fabrication of arrays of the metal nanoparticles uniformly distributed over the polymer substrate by dispersion of thin Ni films during a thermal annealing in a vacuum is performed. Microstructure and thermoresistive properties of thin-film (Cu, Ni) solid solution obtained on the base of dispersed nickel films are studied. Получены тонкие плёнки Ni на полиимидных подложках методом термического испарения в вакууме. Выполнена апробация методики получения равномерно распределённых по поверхности полимерной подкладки массивов металлических наночастиц путём диспергирования тонких плёнок Ni при термическом отжиге в вакууме. Исследована микроструктура и терморезистивные свойства тонкоплёночного твёрдого раствора (Cu, Ni), полученного на основе диспергированных плёнок никеля. 2011 Article Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка / В.О. Зленко, С.І. Проценко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 3. — С. 607-615. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. 1816-5230 PACS numbers: 61.46.Hk, 68.37.Lp, 68.55.J-, 73.50.Lw, 73.61.At, 73.63.Bd, 81.15.Ef http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/74613 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	Одержано тонкі плівки Ni на поліімідних підложжях методою термічного випаровування у вакуумі. Виконано апробацію методики одержання рівномірно розподілених по поверхні полімерного підложжя масивів металічних наночастинок шляхом дисперґування тонких плівок Ni під час термовідпалювання у вакуумі. Досліджено мікроструктуру та терморезистивні властивості тонкоплівкового твердого розчину (Cu, Ni), одержаного на основі дисперґованих плівок ніклю.
format	Article
author	Зленко, В.О. Проценко, С.І.
spellingShingle	Зленко, В.О. Проценко, С.І. Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet	Зленко, В.О. Проценко, С.І.
author_sort	Зленко, В.О.
title	Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка
title_short	Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка
title_full	Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка
title_fullStr	Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка
title_full_unstemmed	Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка
title_sort	двошарові плівки cu/наночастинки ni/підкладка
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2011
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/74613
citation_txt	Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка / В.О. Зленко, С.І. Проценко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 3. — С. 607-615. — Бібліогр.: 19 назв. — укр.
series	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv	AT zlenkovo dvošarovíplívkicunanočastinkinipídkladka AT procenkosí dvošarovíplívkicunanočastinkinipídkladka
first_indexed	2025-07-05T23:00:37Z
last_indexed	2025-07-05T23:00:37Z
_version_	1836849758925225984
fulltext	607 PACS numbers: 61.46.Hk, 68.37.Lp,68.55.J-,73.50.Lw,73.61.At,73.63.Bd, 81.15.Ef Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка В. О. Зленко, С. І. Проценко Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, 40007 Суми, Україна Одержано тонкі плівки Ni на поліімідних підложжях методою термічного випаровування у вакуумі. Виконано апробацію методики одержання рів- номірно розподілених по поверхні полімерного підложжя масивів металі- чних наночастинок шляхом дисперґування тонких плівок Ni під час тер- мовідпалювання у вакуумі. Досліджено мікроструктуру та терморезисти- вні властивості тонкоплівкового твердого розчину (Cu, Ni), одержаного на основі дисперґованих плівок ніклю. Thin films of Ni on polyimide substrates are fabricated by thermal evapora- tion in a vacuum. Approbation of technique for fabrication of arrays of the metal nanoparticles uniformly distributed over the polymer substrate by dis- persion of thin Ni films during a thermal annealing in a vacuum is per- formed. Microstructure and thermoresistive properties of thin-film (Cu, Ni) solid solution obtained on the base of dispersed nickel films are studied. Получены тонкие плёнки Ni на полиимидных подложках методом терми- ческого испарения в вакууме. Выполнена апробация методики получения равномерно распределённых по поверхности полимерной подкладки мас- сивов металлических наночастиц путём диспергирования тонких плёнок Ni при термическом отжиге в вакууме. Исследована микроструктура и терморезистивные свойства тонкоплёночного твёрдого раствора (Cu, Ni), полученного на основе диспергированных плёнок никеля. Ключові слова: термічне випаровування, дисперґування плівок, мета- леві наночастинки, термічний коефіцієнт опору. (Отримано 17 червня 2011 р.) 1. ВСТУП Розроблення та удосконалення метод одержання упорядкованих ма- Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2011, т. 9, № 3, сс. 607—615 © 2011 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 608 В. О. ЗЛЕНКО, С. І. ПРОЦЕНКО сивів металевих наночастинок з можливістю контролю їх структур- но-фазового стану, форми та морфології залишається на сьогодні ак- туальним як з точки зору вивчення фізичних властивостей, так і ви- користання масивів наночастинок у мікроелектроніці, сенсорній те- хніці, медицині тощо. Багато робіт присвячено методам хемічної си- нтези наночастинок, які не завжди забезпечують можливість конт- ролювати вищевказані параметри. До того ж застосування таких ме- тод у більшості випадків пов’язане з необхідністю виключення або зменшення поверхневої взаємодії між одержуваними частинками шляхом введення сурфактантів, закріплення на поверхні чи в об’ємі інертної матриці. Так у роботі [1] розглядається методика синтези наночастинок Ni з нітрату ніклю та олеату натрію. Зазначена мож- ливість контролю розміру одержуваних частинок за допомогою змі- ни температури розкладання сполук. У той же час відсутній меха- нізм контролю форми частинок та спостерігається часткова оксиді- зація, яку дослідники пояснюють поверхневою адсорбцією молекуль олеату на поверхні наночастинок Ni. У роботі [2] описаний процес одержання нанорозмірних частинок ніклю з розчину NiCl2⋅6H2O. Хоча розмір частинок залежить від температури синтези та початко- вої концентрації розчину, контроль їх форми залишається досить складною задачею. Синтеза наночастинок Fe—Ni з Ni(II)-ацетіл- ацетонату та Fe(III)-ацетілацетонату описана в роботі [3], в якій за- значена можливість управління морфологією та розміром одержува- них наночастинок шляхом введення сурфактантів у розчини, що ре- аґують. Дана робота присвячена вивченню методики одержання рівномір- но розподілених масивів наночастинок Ni на поверхні полімерної пі- дкладки шляхом дисперґування тонких металевих плівок при термо- відпалюванні у вакуумі. Наведені результати дослідження морфоло- гії та терморезистивних властивостей одержаних на основі дисперґо- ваних плівок ніклю тонкоплівкових твердих розчинів (Cu, Ni). Згідно з діяграмою фазових станів Cu та Ni на всьому проміжку концентрації компонент утворюють твердий розчин [4], параметер ґратниці якого залежить від концентрації складових згідно з Веґа- рдовим правилом. Дане твердження експериментально підтвер- джене в роботах різних авторів, хоча використання різних методик та умов одержання стопів дає різне узгодження з вищевказаним правилом. Плівкові стопи (Cu, Ni) привертають до себе увагу з точ- ки зору деяких особливостей їх магнетних властивостей таких як сильна перпендикулярна анізотропія, обмінна взаємодія, мікрох- вильовий гігантський магнетоопір та ін. (як це відмічено в роботах [5, 6, 7]). Є також деякі роботи, присвячені дослідженню терморе- зистивних властивостей. Так, у роботі [8, 9] наведено результати дослідження термічного коефіцієнта опору та питомого опору для різних товщин та концентрацій тонкоплівкових (Cu, Ni), одержа- ДВОШАРОВІ ПЛІВКИ Cu/НАНОЧАСТИНКИ Ni/ПІДКЛАДКА 609 них роздільним термічним випаруванням компонент у вакуумі. Не дивлячись на вищезазначене, можна зробити висновок, що дослі- дження магнетних та електрофізичних властивостей даного матері- алу мають незакінчений характер, а тому є перспективним напря- мком для подальшого вивчення. 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ Термостійкі полімерні підкладки для нанесення тонких металевих плівок і подальшого дослідження їх мікроструктури були одержані з розчину поліамідної кислоти з піромелітового діангидриду та 4,4′-ді- амінодіфенілового етеру (вміст сухого залишку 21%), змішаної у об’ємному співвідношенні 1:5 з розчинником діметілфорамідом, на мідних мікроскопічних сітках (розмір комірки 100 мкм). Процес імі- дізації (хемічний перехід до твердого стану і перетворення на поліімід (ПІ)) виконувався протягом 40 хв. у вакуумній камері устави ВУП- 5М при температурі 420 К і тиску залишкової атмосфери 10 −3 Па. То- вщина одержуваних поліімідних підкладок складала менше 100 нм. Для дослідження терморезистивних властивостей тонких мета- левих плівок як підкладки використовувались ситалові пластини з попередньо нанесеними на них поліімідними плівками. Плівки ніклю та міді осаджувались на поліімідні та поліі- мід/ситалові підкладки в єдиному циклі термічним випаровуван- ням у вакуумі. Контроль ефективної товщини здійснювався мето- дою кварцового резонатора. Дослідження мікроструктури зразків виконувались за допомогою просвітнього електронного мікроскопа ПЕМ125-К. Одержання острівцевих структур та масивів наночастинок Ni ві- дбувалося в результаті процесу дисперґування тонких плівок при термовідпалюванні у вакуумі [10]. 3. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Виконані за допомогою просвітньої електронної мікроскопії дослі- дження структури та фазового складу щойносконденсованих на по- ліімідні плівки-підкладки тонких плівок Ni з ефективною товщи- ною 1,5—3,5 нм показали, що зразки мали нанодисперсну структуру та гранецентровану кубічну кристалічну ґратницю. Присутність інших фаз, таких як оксиди чи нитріди, не спостерігалася. Параме- три ґратниці експериментальних зразків (a) і масивного матеріалу (a0) наведено у табл. 1. Для одержання масивів металевих наночастинок виконувалось термооброблення плівок Ni на поліамідних (ПІ) та поліімід/ситало- вих (ПІ/С) підкладках в єдиному циклі у вакуумі протягом 1 год. 610 при різн нагріван ронограм рис. 1, 2 ніклю в структур Мікро 720 К від вною тов більшою туру. Зб дисперґу утворенн зразки м ТАБЛИЦ Т Рис. 1. М вою ефек них максим ння склада ми від відп 2. При зме відбуваєтьс р та, згодом ознімки св дбулося ди вщиною 1, ю початков ільшення ування плі ня острівц мають ГЦК ЦЯ. Параме Товщина пл Ni(1 Ni(2 Ni(3 Ni(3 a (N Мікрострукт тивною тов В. О. ЗЛЕН мальних те ала 5—15 К палених до еншенні п ся перехід м, до масив ідчать про исперґуван 5 нм та утв ою ефекти температу івки з поча цевих стру К-структур три ґратниц лівки, нм ,5) ,5) 3) ,5) Ni) = 0,353 тура плівок щиноюNi 1 НКО, С. І. ПР емпература К/хв. Знім о різних тем початкової д від суціл вів наноча о те, що пр ння плівки ворення ма ивною товщ ури відпалю атковою еф уктур. З ел ру, дифрак ці тонких п нм; a0(Ni) = Ni/ПІ, відп 1,5 нм (а), 2 РОЦЕНКО ах відпалю ки мікрост мператур з ефективн льної плів стинок. ри темпера и ніклю з п асиву нано щиною маю ювання до фективною лектроног кційні кіль плівок Ni. = 0,353 нм [ палених до ,5 нм (б), 3, ювання. Ш труктури т зразків нав ої товщин ки до ост атурі відпа очатковою очастинок. ють суцільн 800 К при ю товщиною рам видно ьця від інш а, нм 0,354 0,353 0,353 0,352 [11] Т = 720 К з 0 нм (в) та 3 Швидкість та елект- ведено на ни плівок трівцевих алювання ю ефекти- Зразки з ну струк- извело до ю 2,5 нм і о, що всі ших спо- з початко- 3,5 нм (г). Д лук не сп За до [12] була вих нано Розра та рис. 2 дно. Якщ ти висно дить до з рів нано менших тичної то Одерж та Ni/ПІ наступно міді скл утворюв компоне у відпові лежність від конц менталь відповід можна б Рис. 2. М вою ефек ДВОШАРОВІ постерігаю помогою в а виконана очастинок, хований к 2, а масивів що проанал овок, що звуження очастинок за розміро очки зору с жані в резу І/С викори ого осадже ала 5,5 нм вати тверд ент а велич ідності з В ь параметр центрації N ні результ ності з Веґ ачити, екс Мікрострукт тивною тов І ПЛІВКИ Cu ються. власно роз а аналіза м , результат коефіцієнт в наночаст лізувати ек збільшенн гістограми у більший ом частино стану. ультаті відп истовували ення Cu. Е м. Як вже б дий розчин чина парам Веґардовим ра кристал Ni. На граф тати, дані з ґардовим п сперимента тура плівок щиноюNi 1 u/НАНОЧАСТ зробленого морфології ти якого пр заповненн тинок скла ксперимен ня темпера и розподілу й бік. Це ок і перехід палювання ись в єдин Ефективна було зазна н на всьо метра крист м правилом лічної ґрат фіку показ з літератур правилом д альні резул Ni/ПІ, відп 1,5 нм (а), 2 ТИНКИ Ni/П о програм ї масивів о риведені на ня для нав адає 38,5% нтальні дан атури відп у із незнач пояснюєть д до більш я при Т = 8 ному циклі а товщина ачено вище ому проміж талічної ґр м. На рисун ниці тверд зані одерж рних джер для масивн льтати задо палених до ,5 нм (б), 3, ПІДКЛАДКА ного забез одержаних а рис. 3. ведених на % та 32,1% ні, то можн палювання чною зміно ься коалес вигідного 800 К плівк і як підкла а одержано е, Ni та Cu жку конц ратниці змі нку 4 прив дого розчин жані нами рел та зале ного матер овільно ко Т = 800 К з 0 нм (в) та 3 А 611 зпечення х метале- а рис. 1, а % відпові- на зроби- я призво- ою розмі- сценцією з енерге- ки Ni/ПІ адки для ого шару u можуть центрацій інюється ведена за- ну Cu—Ni експери- ежність у ріалу. Як орелюють з початко- 3,5 нм (г). 612 з іншими Резул Ni)/ПІ з топодібн кож при ром крис На на властиво умі. На Рис. 3. Гі зультаті в 1,5 нм пр симальни нок відпо Рис. 4. З (Cu, Ni) в и літератур ьтати мікр ображено ну мікрост исутня незн сталічної ґ аступному ості систем рисунку 6 а істограми ро відпалюван и Т = 720 К ий, мінімаль овідно. алежність від концентр В. О. ЗЛЕН рними дже роскопічно на рис. 5. З труктуру т начна кіль ґратниці 0, етапі роб м (Cu, Ni)/П 6 приведен озподілу нан ня тонких п (а) та Т = 80 ьний, серед параметра рації атомів НКО, С. І. ПР ерелами. ого дослідж Зразки ма та ГЦК-тип ькість фази ,423—0,426 боти були ПІ/С у про ні експерим аночастинок плівок з поч 00 К (б). На в дній та найб кристалічн вNi. РОЦЕНКО ження одер ють чітко п кристалі и оксиду м 6 нм. досліджен оцесі відпа ментально к Ni за розмі чатковою еф вставках: rм більш ймові ної ґратниц ржаних сис виражену ічної ґратн іді Cu2O з ні терморе алювання ї о одержані б іром, утворе фективною т макс, rмін, r та ірний радію ці твердого стем (Cu, лябірин- ниці. Та- парамет- езистивні їх у ваку- і графіки ених у ре- товщиною а rн – мак- юси части- о розчину Д залежно атомовою джувані β = −0,21 Середн експерим Рис. 5. Мі Ефективн Рис. 6. Те Ефективн ДВОШАРОВІ остей питом ю концент зразки 1⋅10-4 та −0,0 ня енергія ментальни ікрострукту на атомова к а емпературна на атомова к І ПЛІВКИ Cu мого опору трацією Ni мали від 09⋅10 −4 К −1 в я активації ми даними ура та елект концентраці а залежніст концентраці u/НАНОЧАСТ у від темпе с = 33, 37 ’ємний ко відповідно ї острівцев и, для сист тронограми ія с, ат.% N ть питомого ія с, ат.% N ТИНКИ Ni/П ератури зра ат.%. З’яс оефіцієнт . вої провідн тем (Cu, N від одержан i: 23 (а), 33 опору для с i: 33 (а) та 3 ПІДКЛАДКА азків з ефе сувалося, щ термічног ности, обчи i)/ПІ/С (еф них плівков (б), 37 (в) та б систем (Cu, 7 (б). А 613 ективною що дослі- го опору ислена за фективна вих стопів. а 59 (г). Ni)/ПІ/С. 614 В. О. ЗЛЕНКО, С. І. ПРОЦЕНКО атомова концентрація с, ат.% Ni: 33 та 37) склала 5,6⋅10 −4 еВ. 4. ВИСНОВКИ Розглянутий в роботі процес дисперґування тонких металевих плі- вок на поверхні полімерної підкладки під час термовідпалювання у вакуумі дозволяє одержувати рівномірно розподілені по поверхні підкладки масиви наночастинок Ni, розміри яких можна контролю- вати добором початкової ефективної товщини плівок, температури та часу відпалювання. Розрахунки параметрів кристалічної ґратниці зразків (Cu, Ni) свідчать про утворення твердого розчину вже на стадії конденсації Cu. Одержані експериментально від’ємні значення коефіцієнта те- рмічного опору (ТКО характерні для острівцевих структур. Згідно з даними, наведеними в роботі [9], ТКО для надтонких плівок стопу (Cu, Ni) змінюється з від’ємного на додатний при досягненні тов- щини близько 3,5 нм (перехід від термічно активованої провідности до звичайної металевої), що не співпадає з одержаними результата- ми. Це можливо пов’язано з утворенням оксиду міді та доволі силь- но структурованою морфологією зразків. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. S.-G. Kim, Y. Terashi, A. Purwanto, and K. Okuyama, Coll. Surf. A, 337: 96 (2009). 2. H. Wang, X. Kou, L. Zhang, and J. Li, Mater. Res. Bull., 43: 3529 (2008). 3. Y. Chen, X. Luo, G.-H. Yue, X. Luo, and D.-L. Peng, Mater. Chem. Phys., 113: 412 (2009). 4. Н. П. Лякишев, Диаграммы состояний двойных металлических систем (Москва: Машиностроение: 1997). 5. В. Г. Мягков, Л. Е. Быкова, Г. Н. Бондаренко, В. С. Жигалов, Письма в ЖЭТФ, 88, № 8: 592 (2008). 6. C. A. Vaz, J. A. C. Bland, and G. Lauhoff, Rep. Prog. D: Appl. Phys., 71: 056501 (2008). 7. B. K. Kuanr, S. Gokhale, M. Vedpathak, A. V. Kuanr, and G. Nimtz, J. Phys. D: Appl. Phys., 33: 34 (2000). 8. В. Б. Лобода, С. М. Пирогова, С. І. Проценко, Вісник Сумського державного університету. Серія Фізика, математика, механіка, № 3(24)—4(25): 74 (2001). 9. В. Б. Лобода, С. Н. Хурсенко, ЖЭТФ, 130: № 5(11): 911 (2006). 10. В. О. Зленко, С. І. Проценко, Металофиз. новейшие технол., 33, № 4: 496 (2011). 11. С. С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев, Рентгенографический и элек- тронно-оптический анализ. Приложения (Москва: Металлургия: 1970). 12. В. А. Зленко, С. И. Проценко, Материалы IX международной научно- практической конференции «Образовательные, научные и инженерные ДВОШАРОВІ ПЛІВКИ Cu/НАНОЧАСТИНКИ Ni/ПІДКЛАДКА 615 приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments» (Москва: 2010), с. 153. 13. N. Rajasekaran and S. Mohan, J. Appl. Electrochem., 39: 1911 (2009). 14. R. P. van Ingen, R. H. J. Fastenau, and E. J. Mittemeijer, J. Appl. Phys., 76: 1871 (1994). 15. B. N. Mondal, A. Basumallick, and P. P. Chattopadhyay, J. Alloys Comp., 457: 10 (2008). 16. F. Lihl, H. Ebel, A. Reichl, and A. Kaminitschek, Z. Met. Kd., 59: 735 (1968). 17. B.-J. Lee and J.-H. Shim, CALPHAD, 28: 125 (2004). 18. B. R. Coles, J. Inst. Met., 84: 346 (1955). 19. A. K. Jena, D. Gulati, and T. R. Ramachandran, Z. Met. Kd., 72: 847 (1981).

Двошарові плівки Cu/наночастинки Ni/підкладка

Репозитарії

Схожі ресурси