- Код статьи
- 10.31857/S0044450223120034-1
- DOI
- 10.31857/S0044450223120034
- Тип публикации
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 78 / Номер выпуска 12
- Страницы
- 1106-1118
- Аннотация
- Описаны методические приемы проведения качественного анализа структуры и количественного анализа состава прозрачных пленок сложных оксидов на диэлектрических подложках с использованием конфокального спектрометра комбинационного рассеяния света (КРС) Horiba LabRAM HR800 и электронно-зондового микроанализатора Cameca SX100. Исследования выполнены на примере пленок магний-алюминиевой шпинели толщиной 1−3 мкм на подложке кварцевого стекла, полученных методом магнетронного распыления. Процедура определения особенностей структуры пленки состояла в регистрации 3D массивов ее спектров КРС на основе z-профилирования по глубине; показано, что пленка имеет неупорядоченную структуру шпинели с частично обращенным распределением катионов Mg и Al по окта- и тетрапозициям. Представлены операционные параметры, позволяющие определять содержания в пленке по различным рентгено-эмиссионным линиям структурно-образующих элементов Mg, Al и примесей Ti, Cr, Ca, P, Fe, Ni, Gd (оптимальное значение ускоряющего напряжения и др.); определены метрологические характеристики методики; оценены ее возможности и ограничения; представлены данные химического состава пленки.
- Ключевые слова
- электронно-зондовый микроанализ спектроскопия комбинационного рассеяния света тонкие плёнки MgAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub>.
- Дата публикации
- 14.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 14
Библиография
- 1. Погребняк А.Д., Лозован А.А., Кирик Г.В., Щитов Н.Н., Стадник А.Д., Братушка С.Н. Структура и свойства нанокомпозитных, гибридных и полимерных покрытий. М.: Либроком, 2018. 344 с.
- 2. Schindler M., Singer D. Mineral surface coatings: Environmental records at the Nanoscale // Elements. 2017. V. 13. P. 159.
- 3. Сенина М.О., Лемешев Д.О. Способы синтеза порошков алюмомагниевой шпинели для получения оптически прозрачной керамики (обзор) // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. 30. № 7. С. 101.
- 4. Sampath S.K., Kanhere D.G., Pande R. Electronic structure of spinel oxides: Zinc aluminate and zinc gallate // J. Phys.: Condens. Matter. 1999. V. 11. № 18. P. 3635.
- 5. Surendran K.P., Bijumon P.V., Mohanan P., Sebastian M.T. (1–x)MgAl2O4–xTiO2 dielectrics for microwave and millimeter wave applications // Appl. Phys. A. 2005. V. 81. P. 823.
- 6. Valanarasu S., Karunakaran M., Vijayan T. A., Kulandaisamy I., Chandramohan R., Lee K.K., Mahalingam T. Optical and microstructural properties of sol-gel spin coated MgAl2O4 thin films // Digest J. Nanomater. Biostruct. 2015. V. 10. № 2. P. 643.
- 7. Gavrilov N.V., Ivanov V.V., Kamenetskikh A.S., Nikonov A.V. Investigations of Mn–Co–O and Mn–Co–Y–O coatings deposited by the magnetron sputtering on ferritic stainless steels // Surf. Coat. Technol. 2011. V. 206. № 6. P. 1252.
- 8. Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок. Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 344 с.
- 9. Золотарев В.М., Никоноров Н.В., Игнатьев А.И. Современные методы исследования оптических материалов. Часть 2. Учебное пособие, курс лекций. СПб.: НИУ ИТМО, 2013. 166 с.
- 10. Lambert D., Muehlethaler C., Gueissaz L., Massonnet G. Raman analysis of multilayer automotive paints in forensic science: Measurement variability and depth profile: Raman analysis of multilayer automotive paints in forensic science // J. Raman Spectrosc. 2014. V. 45. P. 1285.
- 11. Courtecuisse F., Dietlin C., Croutx’e-Barghorn C., Van Der Ven L.G.J. Depth characterization of photopolymerized films by confocal Raman microscopy using an immersion objective // Appl. Spectrosc. 2011. V. 65. P. 1126.
- 12. Saoula N., Djerourou S., Yahiaoui K., Henda K., Kesri R., Erasmus R.M., Comins J. D. Study of the deposition of Ti/TiN multilayers by magnetron sputtering // Surf. Interface Anal. 2010. V. 42. P. 1176.
- 13. Lee S. Raman spectroscopic studies of amorphous vanadium oxide thin films // Solid State Ion. 2003. V. 165. P. 111.
- 14. Gaisler S.V., Semenova O.I., Sharafutdinov R.G., Kolesov B.A. Analysis of Raman spectra of amorphous-nanocrystalline silicon films // Phys. Solid State. 2004. V. 46. P. 1528.
- 15. Ferrari A.C., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Phys. Rev. B. 2001. V. 61. P. 14095.
- 16. Yamazaki H., Koike M., Saitoh M., Tomita M., Yokogawa R., Sawamoto N., Tomita M., Kosemura D., Ogura A. Probing spatial heterogeneity in silicon thin films by Raman spectroscopy // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 16549.
- 17. Sarsembinov S.S., Prikhodko O.Y., Ryaguzov A.P., Maksimova S.Y., Ushanov V.Z. Differences in local structure between amorphous AsSe films prepared by different methods // Semicond. Sci. Technol. 2002. V. 17. P. 1072.
- 18. Nemec P., Nazabal V., Moreac A., Gutwirth J., Beneš L., Frumar M. Amorphous and crystallized Ge–Sb–Te thin films deposited by pulsed laser: Local structure using Raman scattering spectroscopy // Mater. Chem. Phys. 2012. V. 136. P. 935.
- 19. Gasparov L., Jegorel T., Loetgering L., Middey S., Chakhalian J. Thin film substrates from the Raman spectroscopy point of view // J. Raman Spectrosc. 2014. V. 45. P. 465.
- 20. Ramoji A., Galler K., Glaser U., Henkel T., Mayer G., Dellith J., Bauer M., Popp J., Neugebauer U. Characterization of different substrates for Raman spectroscopic imaging of eukaryotic cells // J. Raman Spectrosc. 2016. V. 47. P. 773.
- 21. Degioanni S., Jurdyc A.M., Cheap A., Champagnon B., Bessueille F., Coulm J., Bois L., Vouagner D. Surface-enhanced Raman scattering of amorphous silica gel adsorbed on gold substrates for optical fiber sensors // J. Appl. Phys. 2015. V. 118. Article 153103.
- 22. Novikov S., Khriachtchev L. Surface-enhanced Raman scattering of silicon nanocrystals in a silica film // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 27027.
- 23. Ben Khemis S., Burov E., Montigaud H., Skrelic D., Gouillart E., Cormier L. Structural analysis of sputtered amorphous silica thin films: A Raman spectroscopy investigation // Thin Solid Films. 2021. V. 733. Article 138811.
- 24. Everall N.J. Modeling and measuring the effect of refraction on the depth resolution of confocal Raman microscopy // Appl. Spectrosc. 2000. V. 54. № 6. P. 773.
- 25. Caffrey D., Zhussupbekova A., Vijayaraghavan R.K., Ainabayev A., Kaisha A., Sugurbekova G., Shvets I.V., Fleischer K. Crystallographic characterisation of ultra-thin, or amorphous transparent conducting oxides – The case for Raman spectroscopy // Materials. 2020. V. 13. P. 267.
- 26. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. М.: Техносфера, 2004. 384 с.
- 27. Рид С.Дж.Б. Электронно-зондовый микроанализ и растровая электронная микроскопия в геологии. М.: Техносфера, 2008. 232 с.
- 28. Bubert H., Jenett H. Surface and thin film analysis: principles, instrumentation, application. N.Y.: Wiley, 2002. 336 p.
- 29. Goldstein J.I., Newbury D.E., Michael J.R., Ritchie N.W.M., Scott J.H.J., Joy D.C. Scanning electron microscopy and X-Ray microanalysis. N.Y.: Springer, 2018. 4th Ed. 550 p.
- 30. Иго А.В. Комбинационное рассеяние света в кремнии с нарушенной кристаллической структурой за счет имплантации ионов углерода // Оптика и спектроскопия. 2020. Т. 128. № 8. С. 1115.
- 31. Щапова Ю.В., Вотяков С.Л., Замятин Д.А., Червяковская М.В., Панкрушина Е.А. Минералы-концентраторы d- и f-элементов: локальные спектроскопические и ЛА-ИСП-МС исследования состава, структуры и свойств, геохронологические приложения. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2020. 424 с.
- 32. Mishchik K. Ultrafast laser-induced modification of optical glasses: A spectroscopy insight into the microscopic mechanisms. Dissertation. France. 2012. 185 p.
- 33. O’Neill H.S.C., Navrotsky A. Simple spinels; crystallographic parameters, cation radii, lattice energies, and cation distribution // Am. Mineral. 1983. V. 68. № 1–2. P. 181.
- 34. Cynn H., Anderson O.L., Nicol M. Effects of cation disordering in a natural MgAl2O4 spinel observed by rectangular parallelepiped ultrasonic resonance and Raman measurements // Pure Appl. Geophys. 1993. V. 141. № 2–4. P. 415.
- 35. Slotznick S.P., Shim S. H. In situ Raman spectroscopy measurements of MgAl2O4 spinel up to 1400 C // Am. Mineral. 2008. V. 93. № 2–3. P. 470.
