Окисление поверхности поликристаллического бора

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом одноволновой эллипсометрии in-situ исследован рост оксидной пленки на поверхности поликристаллического β-ромбоэдрического бора в процессе термического окисления на воздухе при температурах 400, 500, 600 и 700°C. Показано, что при температурах выше температуры плавления оксида B2O3 процесс окисления значительно активизируется. После достижения максимума толщины оксидной пленки при 500°C, 600°C и 700°C наблюдается снижение ее толщины. Этот факт, по нашему мнению, связан с установлением на поверхности динамического равновесия между процессами роста пленки за счет диффузии ионов бора и кислорода и процессом испарения жидкого оксида. Зафиксировано постепенное снижение показателя преломления подложки (чистого бора) в процессе отжига с 3.1 до 2.95, что связано с изменением ее пористости. Методом КРС установлено, что после отжига при 700°C на поверхности, кроме оксида B2O3 присутствуют следы субоксида B6O, наблюдавшегося ранее при окислении бора при более высоких температурах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. А. Акашев

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: n168@mail.ru
Россия, 620990, Екатеринбург

Н. А. Попов

Институт химии твердого тела УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: akashev-ihim@mail.ru
Россия, 620990, Екатеринбург

Ю. В. Корх

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН

Email: n168@mail.ru
Россия, 620108, Екатеринбург

Т. В. Кузнецова

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН; УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

Email: akashev-ihim@mail.ru
Россия, 620108, Екатеринбург; 620002, Екатеринбург

В. Г. Шевченко

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: n168@mail.ru
Россия, 620990, Екатеринбург

Л. Ю. Булдакова

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: akashev-ihim@mail.ru
Россия, 620990, Екатеринбург

Список литературы

  1. King M.K. // Combustion Science and Technology. 1973. V. 8. is. 5–6. P. 255. doi: 10.1080/00102207308946648
  2. Mohan G., Williams F.A. // AIAA Journal. 1972. V. 10. № 6. P. 776–783. https://doi.org/10.2514/3.50210
  3. Liang D., Liu J., Zhou Y., Zhou J.// Combustion and Flame. 2017. V.185. P. 292. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.07.030
  4. Han L., Wang R., Chen W. et.al. // Catalysts. 2023. V.13. P. 378. https://doi.org/10.3390/catal13020378
  5. Ао В., Чжоу Цз.-Х., Ян В.-Цз. и др. // Физика горения и взрыва. 2014. Т. 50. № 6. С. 47. 10.1134/S0010508214060070
  6. Chen B., Xia Z., Huang L., Hu J. // Processing Technology. 2017. V. 165. P. 34. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.05.008.
  7. Sun Y., Chintersingh K.-L., Schoenitz M., Dreizin E.L. // J. Phys. Chem. C. 2019. V.123. P. 11807. 10.1021/acs.jpcc.9b03363
  8. Natan B., Gany A. // J. PROPULSION. 1991. V.7. № 1. P. 37. https://doi.org/10.2514/3.23291
  9. Yang W., Ao W., Zhou J. et.al. // J. of propulsion and power. 2013. V. 29. № 5. P. 1207. 10.2514/1.B34785
  10. Hussmann B., Pfitzner M. // Combustion and Flame. 2010. V.157. P. 803. 10.1016/j.combustflame.2009.12.010
  11. Rizzo H.F. Oxidation of boron at temperatures between 400 and 1300°C in air. In: Kohn, J.A., Nye, W.F., Gaulé, G.K. (eds) Boron Synthesis, Structure, and Properties. Springer, Boston, MA, 1960. 189 P. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-6572-1_21
  12. Chintersingh K.-L., Sun Y., Schoenitz M., Dreizin E.L. // Thermochimica Acta. 2019. V.682. P. 178415 https://doi.org/10.1016/j.tca.2019.178415
  13. Moddeman W.E., Burke A.R., Bowling W.C., Foose D.S. // Surface and interface analysis. 1989. V. 14. P. 224. doi: 10.1002/SIA.740140503
  14. Пивкина А.Н., Муравьёв Н.В., Моногаров К.А. и др. // Физика горения и взрыва. 2018. № 4. C.73. doi: 10.15372/FGV20180409
  15. Morita N., Yamamoto A. // Japanese J.of Applied Physics. 1975. V. 14. № 6. P. 825. doi: 10.1143/JJAP.14.825
  16. Wang Y., Trenary M. // Chem. Mater. 1993. V.5. P. 199. doi: 10.1021/CM00026A008
  17. Werheit H., Filipov V., Kuhlmann U. et.al. // Adv. Mater. 2010. V.11. P. 023001. https://doi.org/10.1088/1468-6996/11/2/023001
  18. Parakhonskiy G., Dubrovinskaia N., Bykova E., et.al. // Sci. Rep. 2011. V.1. P. 96. 10.1038/srep00096
  19. Richter W., Hausen A., Binnenbruck H. // Phys. stat. sol. (b). 1973. V.60, P. 461. https://doi.org/10.1002/pssb.2220600149
  20. Herrmann M., Kleebe H.-J., Raethel J. et.al. // J. Am. Ceram. Soc. 2009. V.92.Р.2368. doi: 10.1111/j.1551-2916.2009.03197.x
  21. Solozhenko V.L., Kurakevych O.O., Bouvier P. // J. of Raman Spectroscopy. 2009. V.40. № 8. P. 1078. doi: 10.1002/jrs.2243
  22. Rizzo H.F., Simmons W.C., Bielstein H.O. // Materials Science. 1962. V. 109. № 11. P. 1079. doi: 10.1149/1.2425241
  23. Sasidharanpillai S., Arcis H., Trevani L., Tremaine P.R. // J. Phys. Chem. B. 2019. V.123. P. 5147. doi: 10.1021/acs.jpcb.9b03062
  24. Schmidt C., Thomas R., Heinrich W. // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2005. V. 69. № 2. P. 275. doi: 10.1016/j.gca.2004.06.018
  25. Larsson E., Donzel-Gargand O., Heinrichs J., Jacobson S. // Tribology International. 2022. V. 171. P. 107541. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2022.107541
  26. Kuhlmann U., Werheit H. // J.of Alloys and Compounds. 1994. V.205. P. 87. doi: 10.1016/0925-8388(94)90771-4
  27. Werheit H., Rotter H.W., Meyer F.D. et.al. //J. of Solid State Chemistry. 2004. V.177. P. 569. doi: 10.1016/j.jssc.2003.04.004
  28. Werheit H., Kuhlmann U., Laux M., Lundstrom T. // Phys. stat. sol. (b). 1993. V.179. P. 489. https://doi.org/10.1002/pssb.2221790223

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема нагревательной ячейки для эллипсометрических измерений; 1–нагревательная печь с крышкой, 2 – столик с образцом, 3 – выводы для подключения нихромового нагревателя к источнику питания, 4 – термопара, 5,6 – блок поляризатора и анализатора эллипсометра ЛЭФ-3М (длина волны λ=0.6328 мкм, угол падения луча – 70°).

Скачать (261KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость толщины оксидной пленки от времени окисления при 400°C (точки) и кривая нагрева (сплошная линия).

Скачать (68KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость толщины оксидной пленки от времени окисления при 500°C (точки) и кривая нагрева (сплошная линия).

Скачать (112KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость толщины оксидной пленки от времени окисления при 600°C (точки) и кривая нагрева (сплошная линия).

Скачать (119KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость толщины оксидной пленки от времени окисления при 700°C (точки) и кривая нагрева (сплошная линия).

Скачать (74KB)
Метаданные
7. Рис. 6. СЭМ-микрофотографии полированной поверхности поликристаллического бора.

Скачать (516KB)
Метаданные
8. Рис. 7. СЭМ-микрофотографии поверхности поликристаллического бора после окисления при 700°C.

Скачать (442KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Оптическая микрофотография поверхности образцов: а) отполированный бор, б) бор, окисленный при 700°С.

Скачать (512KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Спектры КРС, детектированные на поверхности образцов бора.

Скачать (181KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024