Восстановление в плазме водорода

обсуждение проблем неорганической химии, неорганического материаловедения, химии твердого тела и всего, что с этим связано
inorgancis, materials and solid state chemistry for professionals
Ответить
lemniskata
Сообщения: 5
Зарегистрирован: Вт июл 10, 2018 12:56 pm

Восстановление в плазме водорода

Сообщение lemniskata » Вт июл 10, 2018 1:29 pm

Здравствуйте. Сам не химик, поэтому обращаюсь за советом к вам. Имеется возможность прецизионно осаждать слои оксидов металлов, таких как оксид гафния(4), оксид железа(3), оксид алюминия(3). Имеется также водородная линия, подведенная в камеру, где происходит осаждение, и источник с индуктивно-связанной плазмой в этом же камере. Камера может также нагреваться до 400 градусов. Вопрос, возможно ли восстанавливать эти оксидные пленки металлов в плазме водорода?

Аватара пользователя
Глеб Глебский
Сообщения: 6
Зарегистрирован: Пн июл 09, 2018 2:42 pm

Сообщение Глеб Глебский » Вт июл 10, 2018 3:47 pm

Оксид железа легко восстанавливается водородом до металла, а вот оксиды алюминия и гафния - нет.

lemniskata
Сообщения: 5
Зарегистрирован: Вт июл 10, 2018 12:56 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение lemniskata » Вт июл 10, 2018 4:11 pm

Есть ли какие нибудь параметры восстановления, от которых можно начать?(давление в камере, расход водорода, мощность icp источника, температура в камере)

Аватара пользователя
Глеб Глебский
Сообщения: 6
Зарегистрирован: Пн июл 09, 2018 2:42 pm

Сообщение Глеб Глебский » Вт июл 10, 2018 4:21 pm

Это нужно смотреть в специализированной литературе)

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10471
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение avor » Вт июл 10, 2018 4:39 pm

--Есть ли какие нибудь параметры восстановления, от которых можно начать?
Сами мы не физики, поэтому ничего вам по этому поводу сказать не можем.

Что касается железа, то сомневаюсь что и оно будет восстанавливаться в ваших условиях.
Точнее так: ИСП, как написано в вики, создает плазму с высокой концентрацией электронов, только этот факт и позволяет надеется, что эти оксиды будут восстанавливаться в пучке разряда(или скажем так в пучке электронов). И насколько я понимаю здесь будет важен ток разряда чем он выше, тем больше надежд на восстановление. При чем наличие водорода здесь по всей видимости фактор весьма второстепенный. Можно думать, что водород будет связывать выделяющийся при бомбардировке оксидов электронами кислород, но количество кислорода будет настолько мало, что весьма вероятно, что для его удаления из зоны реакции будет достаточно уноса током газа.

А цель то у вас какая? Мне почему то кажется, что даже если удастся провести восстановление, полученные пленки металлов будут далеки от сплошных металлических покрытий, зачем вам такая пленка из наночастичек металла? Не говоря уже о том, что такая металлическая поверхность будет весьма реакционно способна. И удержать ее от желания поделиться электронами, вступая в реакцию с первым попавшимся агентом будет весьма не просто.

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 2702
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение antabu » Ср июл 11, 2018 6:49 am

Интересно, восстановление в пучке электронов будет по Фарадею?
Мой Карфаген обязан быть разрушен.
Новодворская.

lemniskata
Сообщения: 5
Зарегистрирован: Вт июл 10, 2018 12:56 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение lemniskata » Ср июл 11, 2018 11:51 am

avor писал(а):
Вт июл 10, 2018 4:39 pm
--Есть ли какие нибудь параметры восстановления, от которых можно начать?
Сами мы не физики, поэтому ничего вам по этому поводу сказать не можем.

Что касается железа, то сомневаюсь что и оно будет восстанавливаться в ваших условиях.
Точнее так: ИСП, как написано в вики, создает плазму с высокой концентрацией электронов, только этот факт и позволяет надеется, что эти оксиды будут восстанавливаться в пучке разряда(или скажем так в пучке электронов). И насколько я понимаю здесь будет важен ток разряда чем он выше, тем больше надежд на восстановление. При чем наличие водорода здесь по всей видимости фактор весьма второстепенный. Можно думать, что водород будет связывать выделяющийся при бомбардировке оксидов электронами кислород, но количество кислорода будет настолько мало, что весьма вероятно, что для его удаления из зоны реакции будет достаточно уноса током газа.

А цель то у вас какая? Мне почему то кажется, что даже если удастся провести восстановление, полученные пленки металлов будут далеки от сплошных металлических покрытий, зачем вам такая пленка из наночастичек металла? Не говоря уже о том, что такая металлическая поверхность будет весьма реакционно способна. И удержать ее от желания поделиться электронами, вступая в реакцию с первым попавшимся агентом будет весьма не просто.
Вообще цель получать различные тонкие пленки металлов, диэлектриков на установке атомно-слоевого осаждения. Имеется набор различных прекурсоров(триметилалюминий, никелоцен, TEMAH и прочие). Так вот, изучая статьи по этой теме, нигде не встретил информации по осаждению чисто металлических пленок, практически во всех статьях осаждают оксиды металлов. Поэтому и встал такой вопрос, как получить металлические пленки.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10471
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение avor » Ср июл 11, 2018 12:15 pm

Вы че то не то читаете. Все оптические зеркала получают напылением люминя в вакууме причем пленки можно получать нанометровых порядков, хотя в оптике в основном обычно это десятки и сотни нанометров. Нанометровые пленки легко получают напылением в вакууме золота и платины на поверхность объектов, которые потом будут исследоваться в сканирующей электронной микроскопии. Это методы, которым уже больше полувека. Вот гафний наверное трудно напылять потому что он тугоплавкий и наверное тут возможны варианты с химическим осаждением, но вряд ли оксидов.
Естественно, что пленки алюминия, титана, железа на воздухе практически мгновенно будут покрываться оксидной пленкой, может авторы статей, которые вы читали имели ввиду именно этот факт, когда говорили об оксидах.

lemniskata
Сообщения: 5
Зарегистрирован: Вт июл 10, 2018 12:56 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение lemniskata » Ср июл 11, 2018 12:30 pm

avor писал(а):
Ср июл 11, 2018 12:15 pm
Вы че то не то читаете. Все оптические зеркала получают напылением люминя в вакууме причем пленки можно получать нанометровых порядков, хотя в оптике в основном обычно это десятки и сотни нанометров. Нанометровые пленки легко получают напылением в вакууме золота и платины на поверхность объектов, которые потом будут исследоваться в сканирующей электронной микроскопии. Это методы, которым уже больше полувека. Вот гафний наверное трудно напылять потому что он тугоплавкий и наверное тут возможны варианты с химическим осаждением, но вряд ли оксидов.
Естественно, что пленки алюминия, титана, железа на воздухе практически мгновенно будут покрываться оксидной пленкой, может авторы статей, которые вы читали имели ввиду именно этот факт, когда говорили об оксидах.
Проблем с получением пленок алюминия вакуумным или магнетронным осаждением у нас нет. Тут совсем другая машина по осаждению.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10471
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение avor » Ср июл 11, 2018 2:16 pm

Так в чем же у вас проблемы? Непонятно.
Вам нужно обязательно получить пленки способом, которым не получить пленки. Вам за это подарят один из гавайских островов или нефтяную компанию или просто бриллиантов на триллион долларов или вы занимаетесь самоистязанием?

lemniskata
Сообщения: 5
Зарегистрирован: Вт июл 10, 2018 12:56 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение lemniskata » Ср июл 11, 2018 2:45 pm

avor писал(а):
Ср июл 11, 2018 2:16 pm
Так в чем же у вас проблемы? Непонятно.
Вам нужно обязательно получить пленки способом, которым не получить пленки. Вам за это подарят один из гавайских островов или нефтяную компанию или просто бриллиантов на триллион долларов или вы занимаетесь самоистязанием?
Этим методом можно получить пленки нанометровой толщины и контролировать эту толщину непосредственно в процессе эллипсометром. Пленку 1нм с хорошим контролем толщины не получить магнетронным или вакуумным напылением, а с атомно-слоевым осаждение это становиться возможным, в принципе для этого машина и создавалась. У нас есть задачи под эту машину, например осаждение в щели с высоким аспектным отношением, для решение этой задачи метода лучше нет. Спасибо за ответы.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10471
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение avor » Ср июл 11, 2018 3:19 pm

Как я уже писал выше даже, если вы получите пленку контролируемой толщины из оксида - очень сомнительно, что при восстановлении физическая форма пленки сохраниться. Кристаллическая решетка оксидов сильно отличается от кристаллической решетки металлов, при перестройке одной в другую неминуемо возникнут дефекты и трещины. Тем более что все это происходит при температурах существенно ниже температуры плавления и оксида и металла. Т.е. попробовать то вы можете все что угодно, но никаких теоретических предпосылок к тому, что получится что-то хорошее - нет, хотя чудеса случаются и не проверив, о них никогда не узнаешь.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 10690
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение Гесс » Ср июл 11, 2018 4:32 pm

С помощью ALD осаждают металлы, но чтоб из окисдов не слышал.
вводите в гугл atomic layer deposition aluminum и на вас сыплются статьи

Atomic Layer Deposition of Aluminum Thin Films Using an Alternating Supply of Trimethylaluminum and a Hydrogen Plasma
http://esl.ecsdl.org/content/5/10/C91.abstract
Atomic Layer Deposition of Aluminum Metal Films Using a Thermally Stable Aluminum Hydride Reducing Agent https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac ... er.8b00445

по железу и гафнию так не прокатит, впрочем принимая во внимание что вольфрам из фторидов ALD осаждают - то может и с гафнием сработает, надо больше гуглить.

Железо наносят physical vapour deposition методом - тупо из паров железа, без хим процесса.
По гафнию есть например вот тонкие пленки:
"Thin films (2 angstroms-1000 angstroms) of titanium, platinum, and hafnium were deposited via UHV electron beam evaporation at room temperature"
А восстановлением на поверхности я вообще не слышал чтобы что-то хорошее получали.

Iskander
Сообщения: 2986
Зарегистрирован: Чт июн 30, 2005 6:45 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение Iskander » Чт июл 12, 2018 12:47 am

Скорее всего получится. Процесс в принципе равновесный, а плазма водорода - исключительный восстановитель.
Из первых проблем - наводораживание металлов. Растворы водорода, гидриды - всё это не только приводит к чисто механическому охрупчиванию, но и меняет всякую там проводимость и прочее. Отжиг водорода задача не самая простая, особенно для плёнок.

Метаматериалы?

Аватара пользователя
bigM
Сообщения: 677
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2017 2:05 am

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение bigM » Чт июл 12, 2018 6:30 pm

восстановление металлического гафния из оксида очень интересно!
Не красота спасёт мир, а транквилизаторы.

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 23118
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение amik » Пн июл 23, 2018 11:38 pm

После прозвучавшего ареста "шпионов" и "агентов" стоит задуматься, надо ли делиться информацией с некими непонятными участниками форума кемпорта.
Впрочем, каждый выбирает для себя, кто-то готов продать идею сразу, а кто-то доработает и продаст за 10000 или 1000000$ и потенциальное гражданство.
Здесь хоть сотню раз готов обозначить смайлик :lol:
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

ivasi
Сообщения: 400
Зарегистрирован: Пт май 09, 2008 12:26 am

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение ivasi » Чт июл 26, 2018 5:12 pm

lemniskata, а что мешает проверить, если имеется установка?

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 10690
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение Гесс » Чт июл 26, 2018 6:08 pm

ivasi писал(а):
Чт июл 26, 2018 5:12 pm
lemniskata, а что мешает проверить, если имеется установка?
иногда после экспериментов для которых нежная техника не предназначена она отправляется в ремонт. Так что лучше все таки выяснить а можно ли все это туда сувать.

ivasi
Сообщения: 400
Зарегистрирован: Пт май 09, 2008 12:26 am

Re: Восстановление в плазме водорода

Сообщение ivasi » Пт июл 27, 2018 1:01 pm

Можно упростить эксперимент до запаивания образцов в газоразрядную трубку с водородом. Температура плазмы регулируется током разряда.

Ответить

Вернуться в «неорганическая химия и химия твердого тела / inorganic chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 3 гостя