Введение к работе
Актуальность проблемы
В последние годы интерес к процессам анодной кристаллизации оксидов резко возрос в связи с возникновением новых перспективных приложений (электросинтез высокотемпературных сверхпроводников, электрохимические технологии оксидных полупроводниковых материалов и композиций для электроники). Фундаментальные исследования закономерностей анодной электрокристаллизации для большинства систем затруднены параллельным выделением кислорода и низкой проводимостью продуктов, а также одновременной кристаллизацией нескольких оксидных фаз. Эти ограничения в наименьшей степени проявляются в случае образования оксидов таллия при окислении катионов Т1+. Высокая токсичность и летучесть соединений таллия не являются принципиальными препятствиями для использования композиций на их основе в технике, но требуют разработки экологически безопасных технологий, наиболее перспективными из которых являются электрохимические методы синтеза. Они позволяют исключить высокотемпературные режимы, а также реализовать важное дополнительное преимущество — точно и гибко варьировать физико-химические свойства образующихся композиций, меняя параметры режима осаждения.
Цель работы
Установление основных закономерностей процессов анодной электрокристаллизации оксидов таллия на инертных подложках, а также анодных процессов растворения и пассивации металлического таллия.
Научная новизна работы
В ходе исследования оксидно-таллиевых систем обнаружен новый, не описанный ранее продукт анодного окисления ионов таллия — оксид смешанной валентности. Предложена общая схема процессов, протекающих при электроокислении ионов таллия в щелочной среде. Разработана модель конкурентной электрокристаллизации двух фаз на активных центрах разной природы. Продемонстрирована принципиальная возможность синтеза поли-слойных полупроводниковых оксидно-таллиевых структур. Установлена возможность управления преимущественной кристаллографической ориентацией образующихся оксидно-таллиевых пленок. Разработаны новые методические приемы экспериментального исследования электрохимического осаждения многофазных пленок.
Практическое значение
Полученные в данной работе результаты обосновывают принципиальную возможность контролируемого электросинтеза многокомпонентных и несте-хиометрических фаз и многофазных композиций с заданными свойствами, в
том числе наноконструирования полупроводниковых гетероструктур с особыми электрофизическими свойствами.
Апробация работы и публикации
Результаты работы докладывались на российских и международных конференциях: съездах Международного электрохимического общества (Кордоба-19 92, Берлин-1993, Сямынь-1995), Международном конгрессе по пассивности (Клаустхаль—1994). По материалам диссертации опубликовано 9 работ.
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, трех глав (литературный обзор, методика эксперимента, экспериментальная часть), выводов, списка цитируемой литературы (199 наименование) и приложений. Объем диссертации составляет 131 страницы, включая 52 рисунка и 7 таблиц.
Методы исследования
В основе постановки экспериментальной части работы заложен принцип использования традиционных электрохимических методик в режимах, обеспечивающих наибольшую информативность для процессов с образованием новой фазы, а также комплексный подход к характеризованию образующихся продуктов. В большинстве случаев применялись автоматизированные установки, управляемые персональными компьютерами с использованием оригинального програмного обеспечения для хроноамперо/кулонометрии с контролируемым изменением потенциала, циклической вольтамперометрии, стационарных измерений поляризационных кривых. Применялись также методы вращающегося дискового электрода, гравиметрии, рентгеновской диф--рактометрии, in situ оптической и ex situ сканирующей туннельной микроскопии.
