Формування оксидних наношарів на поверхні MoSi2, WSi2 І TiSi2 при анодній поляризації - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наукНауковий керівник: доктор хімічних наук, професор Лавренко Володимир Олексійович, Інститут проблем матеріалознавства ім. Францевича НАН України, провідний науковий співробітник відділу тонкого неорганічного синтезу, термодинаміки та кінетики гетерофазних процесів Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Кублановський Валерій Семенович, Інститут загальної та неорганічної хімії ім. Вернадського НАН України, головний науковий співробітник відділу електрохімії водних розчинів доктор хімічних наук, професор Яцимирський Віталій Костянтинович, Київський національний університет ім. Захист відбудеться 28 травня 2009 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.207.02 Інституту проблем матеріалознавства ім.Важливою стадією в традиційній технології силіцидних контактів є атмосферне або електрохімічне окиснення силіцидних плівок, яке дозволяє вирощувати на поверхні тонкі наношари ізолятору (SIO2) заданої товщини. Оскільки електрохімічний метод дозволяє точніше контролювати кінетику росту надтонких плівок, електрохімічне окиснення вважається перспективною методикою формування оксидних наноплівок на поверхні силіцидів. Для досягнення поставленої мети було необхідно вирішити такі задачі: · дослідити особливості анодних процесів окиснення індивідуальних зразків дисиліцидів молібдену, вольфраму і титану в 3% розчині NACL при 293 К та визначити структуру і фазовий склад отриманих оксидних плівок; · вивчити корозійну поведінку керамічного композиту TIB2-WSI2 в 3% розчині NACL і встановити структуру та фазовий склад продуктів електрохімічного окиснення, визначити вплив дисиліциду вольфраму на корозійну стійкість TIB2. Методи дослідження: для встановлення електрохімічної поведінки MOSI2, WSI2, TISI2 та керамічних композитів TIB2-WSI2 застосовувались методи стаціонарної та нестаціонарної вольтамперометрії; методи оптичної та растрової електронної мікроскопії були застосовані для дослідження структури вихідних зразків, Оже-електронна спектроскопія, рентген-фотоелектронна спектроскопія та атомно-силова мікроскопія застосовувались для визначення структури та фазового складу продуктів електрохімічного окиснення зазначених матеріалів.У першому розділі „Структура і особливості високотемпературного та електрохімічного окиснення дисиліцидів молібдену, вольфраму і титану” представлений огляд літератури щодо будови та фізико-хімічних властивостей силіцидів перехідних металів (зокрема, дисиліцидів молібдену, вольфраму і титану), проведено аналіз основних механізмів високотемпературного окиснення зазначених матеріалів та впливу різноманітних факторів на захисні властивості оксидної плівки, розглянуто особливості анодної поведінки силіцидів у водних розчинах електролітів. Основними факторами вважаються: термодинамічний - переважання за низьких температур реакції тотального окиснення з утворенням оксидів металів з великим мольним обємом; кінетичний - повільна дифузія кремнію в силіцидах не дозволя підтримувати потрібну для утворення SIO2 концентрацію кремнію на поверхні розділу силіцид / SIO2; структурний - анізотропія продуктів окиснення, надзвичайна чутливість кінетики процесу до макродефектів. Пасивація відбувається внаслідок утворення плівок, що містять оксиди і гідроксиди. Зроблено висновок про необхідність проведення дослідження кінетики анодного окиснення дисиліцидів молібдену, вольфраму і титану, встановлення механізмів процесу окиснення та визначення хімічного складу і структури оксидних плівок, утворених внаслідок окиснення, за допомогою комплексу фізичних методів, оскільки в літературі немає цілісного розуміння процесів анодного окиснення силіцидів. Третій розділ „Формування оксидних наношарів на поверхні дисиліцидів молібдену, вольфраму і титану при анодній поляризації в 3% розчині NACL” присвячено дослідженню кінетики та механізмів анодування MOSI2, WSI2 та TISI2 в 3% розчині NACL.Показано, що композити з малим вмістом (до 5% мол.) дисиліциду вольфраму є однофазними твердими розчинами, а кераміки з більшим вмістом допанту є механічними сумішами вихідних компонентів. Вигляд анодних поляризаційних кривих зразків керамічного композиту TIB2-WSI2 дозволяє зробити висновок, що малі кількості допанту (WSI2) дещо зменшують швидкість розчинення (рис. На першій стадії електрохімічного окиснення відбувається селективне розчинення TIB2 (реакція 18), тому що в глибоких шарах співвідношення W : Si залишається близьким до 1 : 2. При цьому в оксидних шарах глибиною 10?15 нм зявляється велика кількість кисню, а співвідношення W : Si : O = 1 : 1 : 5, до якого наближається експериментальне співвідношення елементів у відповідних оксидних шарах, відповідає реакції (19).

Основний зміст роботи