Особенности синтеза InGaMgO4 из нитрат-органических прекурсоров и исследование его физических свойств

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Продемонстрирована возможность синтеза оксида InGaMgO4 путем двухстадийной термообработки глицин-, крахмал- и ПВС-нитратного прекурсоров. Продукты, полученные в результате нагревания прекурсоров при невысоких температурах (~90°С), изучены методом порошковой рентгеновской дифракции. Установлено, что порошок, образующийся из глицин-нитратного прекурсора, содержит нанокристаллический In2O3, а высушивание полимер-нитратных композиций приводит к получению термически устойчивого рентгеноаморфного продукта. Его отжиг при температурах выше 800°С позволяет синтезировать однофазный порошок InGaMgO4. Высокотемпературная обработка порошка, образовавшегося из глицин-нитратного прекурсора, также приводит к получению InGaMgO4, но не позволяет избавиться от примеси In2O3. Методом растровой электронной микроскопии установлено, что однофазные порошки InGaMgO4, синтезированные из полимер-нитратных прекурсоров, обладают похожим строением зерен, однако отличаются по гранулометрическому составу. По-видимому, это различие связано с особенностями строения макромолекул крахмала и ПВС, используемых в составе прекурсора. Синтезированный оксид InGaMgO4 исследован с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии, спектроскопии комбинационного рассеяния света и диффузного отражения. Методом Тауца определено значение его энергии ширины запрещенной зоны.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. Н. Смирнова

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: smirnova_macha1989@mail.ru
Россия, Москва

О. Н. Кондратьева

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: smirnova_macha1989@mail.ru
Россия, Москва

Г. Е. Никифорова

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: smirnova_macha1989@mail.ru
Россия, Москва

А. Д. Япрынцев

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: smirnova_macha1989@mail.ru
Россия, Москва

А. А. Аверин

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Email: smirnova_macha1989@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Хорошилов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: smirnova_macha1989@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Orita M., Takeuchi M., Sakai H. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 1995. V.34. № 11B. P. 1550. http://doi.org/10.7567/JJAP.34.L1550
  2. Moriga T., Sakamoto T., Sato Y. et al. // J. Solid State Chem. 1999. V. 142. № 1. P. 206. https://doi.org/10.1006/jssc.1998.8036
  3. Murat A., Medvedeva J.E. // Phys. Rev. B. 2012. V. 85. № 15. P. 155101. http://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.155101
  4. Grajczyk R., Subramanian M.A. // Prog. Solid State Chem. 2015. V. 43. № 1–2. P. 37. http://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2014.09.001 Kimizuka N., Mohri T. // J. Solid State Chem. 1985. V. 60. № 3. P. 382. https://doi.org/10.1016/0022-4596(85)90290-7
  5. Kimizuka N., Yamazaki S. Physics and Technology of Crystalline Oxide Semiconductor CAAC-IGZO. Fundamentals. John Wiley & Sons Ltd, 2017.
  6. Tanaka Y., Wada K., Kobayashi Y. et al. // CrystEngComm. 2019. V. 21. № 19. P. 2985. https://doi.org/10.1039/C9CE00007K
  7. Lo C., Hsieh T. // Ceram. Int. 2012. V. 38. № 5. P. 3977. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.01.052
  8. Troughton J., Atkinson D. // J. Mater. Chem. C. 2019. V. 7. № 19. P. 12388. https://doi.org/10.1039/C9TC03933C
  9. Blasse G., Dirksen G.J., Kimizuka N. et al. // Mater. Res. Bull. 1986. V. 21. № 9. P. 1057. https://doi.org/10.1016/0025-5408(86)90221-7
  10. Meng X., Wang Z., Qiu K. et al. // Cryst. Growth Des. 2018. V. 18. № 8. P. 4691. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.8b00672
  11. Patil K.C., Hedge M.S., Rattan T., Aruna S.T. Chemistry of Nanocrystalline Oxide Materials: Combustion Synthesis, Properties and Applications. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, 2008.
  12. Rogachev A.S., Mukasyan A.S. // Combust. Explos. Shock Waves. 2010. V. 46. P. 243. https://doi.org/10.1007/s10573-010-0036-2
  13. Alves A.K., Bergmann C.P., Berutti F.A. Novel Synthesis and Characterization of Nanostructured Materials. Heidelberg: Springer Berlin, 2013.
  14. Carlos E., Martins R. et al. // Chem. Eur. J. 2020. V. 26. № 42. P. 9099. https://doi.org/10.1002/chem.202000678
  15. Chick L.A., Pederson L.R., Maupin G.D. et al. // Mater. Lett. 1990. V. 10. № 1–2. P. 6. https://doi.org/10.1016/0167-577X(90)90003-5
  16. Khaliullin Sh.M., Zhuravlev V.D., Bamburov V.G. et al. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2020. V. 93. P. 251. https://doi.org/10.1007/s10971-019-05189-8
  17. Novitskaya E., Kelly J.P., Bhaduri S. et al. // Int. Mater. Rev. 2021. V. 66. № 3. P. 188. https://doi.org/10.1080/09506608.2020.1765603
  18. Mastalska-Poplawska J., Sikora M., Izak P. et al. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2020. V. 96. P. 511. https://doi.org/10.1007/s10971-020-05404-x
  19. Jiu J., Ge Y., Li X. et al. // Mater. Lett. 2002. V. 54. № 54. P. 260. https://doi.org/10.1016/S0167-577X(01)00573-0
  20. Klein L., Aparicio M., Jitianu A. Handbook of Sol-Gel Science and Technology. Springer Cham, 2018.
  21. Kondrat’eva O.N., Smirnova M.N., Nikiforova G.E. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2021. V. 41. № 13. P. 6559. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.05.063
  22. Kondrat’eva O.N., Smirnova M.N., Nikiforova G.E. et al. // Ceram. Int. 2023. V. 49. № 1. P. 179. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.08.326
  23. Смирнова М.Н., Кондратьева О.Н., Никифорова Г.Е. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 5. С. 581. https://doi.org/10.31857/S0044457X22602383
  24. Golam A.T.M., Eakman J.M., Yarbro S.L. // Ind. Eng. Chem. Res. 1995. V. 34. P. 4577. https://doi.org/10.1021/ie00039a053 https://www. .chem.msu.su/cgi-bin/tkv.pl?show= welcom.html
  25. Kelly J.T., Wexler A.S. // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. № D11201. https://doi.org/10.1029/2004JD005583
  26. Dorofeeva O.V., Ryzhova O.N. // J. Chem. Thermodyn. 2009. V. 41. № 4. P. 433. https://doi.org/10.1016/j.jct.2008.12.001
  27. Varma A., Mukasyan A.S., Rogachev A.S. et al. // Chem. Rev. 2016. V. 116. № 23. P. 14493. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00279
  28. Zhang C., Pei Y., Zhao L. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2014. V. 34. № 1. P. 63. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2013.08.001
  29. Wu M., Hsiao K., Lu H. // Mater. Chem. Phys. 2015. V. 162. P. 386. http://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2015.06.003
  30. Makula P., Pacia M., Macyk W. // J. Phys. Chem. Lett. 2018. V. 9. № 23. P. 6814. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.8b02892

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Цифровые фотографии продуктов, образующихся на стадии нагревания НОП: ГНП (а), КНП (б) и ПНП (в). На вставках показаны фотографии итоговых порошков

Скачать (284KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Температурная зависимость теплоемкости InGaMgO4: 1 — данные ДСК; 2 — расчетная кривая (уравнение (5))

Скачать (89KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Рентгенограммы продуктов упаривания ГНП до и после их отжига на воздухе при температуре 1300°С

Скачать (88KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Рентгенограммы продуктов упаривания КНП (а) и ПНП (б) до и после их отжига на воздухе при температурах от 400 до 1200°С

Скачать (178KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РЭМ-изображения порошка InGaMgO4, отожженного на воздухе при 1200°С в течение 4 ч: а — КНП; б — ПНП

Скачать (405KB)
Метаданные
7. Рис. 6. КР-спектр InGaMgO4, измеренный при комнатной температуре

Скачать (75KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Спектр диффузного отражения InGaMgO4 в УФ- и видимой областях. На вставке приведен график зависимости (F(R) hν)2 от hν, используемый для оценки Eg

Скачать (86KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024