Thermodynamic Modeling and Experimental Implementation of the Synthesis of Vanadium Oxide Films

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper describes the thermodynamic modeling and experimental study of the synthesis of vanadium oxide films at various temperatures from the tetrakis(ethylmethylaminovanadium) V[NC3H8]4 precursor in the presence of oxygen in an argon atmosphere. The thermodynamic modeling was carried out using the calculation of chemical equilibria based on the minimization of the Gibbs energy of the system. In the experimental part of the paper, the films were synthesized by the atomic layer deposition procedure. The thermodynamic modeling and experimental results agree with each other and can be used to develop procedures for the synthesis of film coatings based on vanadium oxides.

About the authors

V. A. Shestakov

Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State University of Architecture and Civil Engineering

Email: vsh@niic.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia; 630008, Novosibirsk, Russia

V. A. Seleznev

Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: vsh@niic.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia

S. V. Mutilin

Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: vsh@niic.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia

V. N. Kichay

Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: vsh@niic.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia

L. V. Yakovkina

Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vsh@niic.nsc.ru
630008, Novosibirsk, Russia

References

  1. Jager M.F., Ott C., Kraus P.M. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2017. V. 114. № 36. P. 9558. https://doi.org/10.1073/pnas.1707602114
  2. Morin F.J. // Phys. Rev. Lett. 1959. V. 3. № 1. P. 34. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.3.34
  3. Shao Z., Cao X., Luo H. et al. // NPG Asia Mater. 2018. V. 10. № 7. P. 581. https://doi.org/10.1038/s41427-018-0061-2
  4. Liu K., Lee S., Yang S. et al. // Mater. Today. 2018. V. 21. № 8. P. 875. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2018.03.029
  5. Lu C., Lu Q., Gao M. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. № 1. P. 114. https://doi.org/10.3390/nano11010114
  6. Schlag H.J., Scherber W. // Thin Solid Films. 2000. V. 366. № 1–2. P. 28. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(00)00711-2
  7. Kana Kana J.B., Ndjaka J.M., Vignaud G. et al. // Opt. Commun. 2011. V. 284. № 3. P. 807. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2010.10.009
  8. Sun J., Pribil G.K. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 421. P. 819. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.09.125
  9. Briggs R.M., Pryce I.M., Atwater H.A. // Opt. Express. 2010. V. 18. № 11. P. 11192. https://doi.org/10.1364/oe.18.011192
  10. Prinz V.Y., Mutilin S.V., Yakovkina L.V. et al. // Nanoscale. 2020. V. 12. № 5. P. 3443. https://doi.org/10.1039/C9NR08712E
  11. Mutilin S.V., Prinz V.Y., Seleznev V.A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2018. V. 113. № 4. P. 043101. https://doi.org/10.1063/1.5031075
  12. Mutilin S.V., Prinz V.Y., Yakovkina L.V. et al. // CrystEngComm. 2021. V. 23. № 2. P. 443. https://doi.org/10.1039/D0CE01072C
  13. You Zhou, Ramanathan S. // Proc. IEEE. 2015. V. 103. № 8. P. 1289. https://doi.org/10.1109/JPROC.2015.2431914
  14. Yang Z., Ko C., Ramanathan S. // Annu. Rev. Mater. Res. 2011. V. 41. № 1. P. 337. https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-062910-100347
  15. Nakano M., Shibuya K., Ogawa N. et al. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. № 15. P. 153503. https://doi.org/10.1063/1.4824621
  16. Kats M.A., Blanchard R., Zhang S. et al. // Phys. Rev. X. 2013. V. 3. № 4. P. 041004. https://doi.org/10.1103/PhysRevX.3.041004
  17. Rios C., Hosseini P., Wright C.D. et al. // Adv. Mater. 2014. V. 26. № 9. P. 1372. https://doi.org/10.1002/adma.201304476
  18. Faucheu J., Bourgeat-Lami E., Prevot V. // Adv. Eng. Mater. 2018. P. 1800438. https://doi.org/10.1002/adem.201800438
  19. Ke Y., Wang S., Liu G. et al. // Small. 2018. V. 14. № 39. P. 1802025. https://doi.org/10.1002/smll.201802025
  20. Liu T.-J.K., Kuhn K. CMOS and Beyond. Cambridge: Cambridge University Press, 2014. https://doi.org/10.1017/CBO9781107337886
  21. Zhu H.-F., Du L.-H., Li J. et al. // Appl. Phys. Lett. 2018. V. 112. № 8. P. 081103. https://doi.org/10.1063/1.5020930
  22. Ko C., Yang Z., Ramanathan S. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2011. V. 3. № 9. P. 3396. https://doi.org/10.1021/am2006299
  23. Qazilbash M.M., Brehm M., Chae B.-G. et al. // Science. 2007. V. 318. № 5857. P. 1750. https://doi.org/10.1126/science.1150124
  24. Zimmers A., Aigouy L., Mortier M. et al. // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 110. № 5. P. 056601. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.056601
  25. Chang Y.J., Yang J.S., Kim Y.S. et al. // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. № 7. P. 075118. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.075118
  26. Qazilbash M.M., Tripathi A., Schafgans A.A. et al. // Phys. Rev. B. 2011. V. 83. № 16. P. 165108. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.165108
  27. Stroud D. // Phys. Rev. B. 1975. V. 12. № 8. P. 3368. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.12.3368
  28. Inomata N., Usuda T., Yamamoto Y. et al. // Sensors Actuators A Phys. 2022. V. 346. P. 113823. https://doi.org/10.1016/j.sna.2022.113823
  29. Li G., Xie D., Zhong H. et al. // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. P. 1729. https://doi.org/10.1038/s41467-022-29456-5
  30. Yakovkina L.V., Mutilin S.V., Prinz V.Y. et al. // J. Mater. Sci. 2017. V. 52. № 7. P. 4061. https://doi.org/10.1007/s10853-016-0669-y
  31. Zhang Y., Xiong W., Chen W. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. № 2. P. 1. https://doi.org/10.3390/nano11020338
  32. Xue X., Zhou Z., Peng B. et al. // RSC Adv. 2015. V. 5. № 97. P. 79249. https://doi.org/10.1039/C5RA13349A
  33. Shi R., Shen N., Wang J. et al. // Appl. Phys. Rev. 2019. V. 6. № 1. https://doi.org/10.1063/1.5087864
  34. Li J., An Z., Zhang W. et al. // Appl. Surf. Sci. 2020. V. 529. P. 147108. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.147108
  35. Brahlek M., Zhang L., Lapano J. et al. // MRS Commun. 2017. V. 7. № 1. P. 27. https://doi.org/10.1557/mrc.2017.2
  36. Prasadam V.P., Bahlawane N., Mattelaer F. et al. // Mater. Today Chem. 2019. V. 12. P. 396. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2019.03.004
  37. Bai G., Niang K.M., Robertson J. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2020. V. 38. № 5. P. 052402. https://doi.org/10.1116/6.0000353
  38. Niang K.M., Bai G., Robertson J. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2020. V. 38. № 4. P. 042401. https://doi.org/10.1116/6.0000152
  39. Kozen A.C., Joress H., Currie M. et al. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 35. P. 19341. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b04682
  40. Шестаков В.А., Косинова М.Л. // Изв. АН. Сер. хим. 2021. Т. 70. № 2. С. 283. https://doi.org/10.1007/s11172-021-3083-9
  41. Шестаков В.А., Косинова М.Л. // Журн. неорг. химии. 2021. Т. 66. № 11. С. 1585. https://doi.org/10.31857/S0044457X21110155
  42. Шестаков В.А., Косяков В.И., Косинова М.Л. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 6. С. 829.https://doi.org/10.31857/S0044457X20060215
  43. Шестаков В.А., Яковкина Л.В., Кичай В.Н. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 12. С. 1746. https://doi.org/10.31857/S0044457X22600608
  44. Merenkov I.S., Katsui H., Khomyakov M.N. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39. № 16. P. 5123. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.08.006
  45. Титов В.А., Косяков В.И., Кузнецов Ф.А. Проблемы электронного материаловедения. Новосибирск: Наука, 1986.
  46. Kang Y.-B. // J. Eur. Ceram. Soc. 2012. V. 32. № 12. P. 3187. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.04.045
  47. Barin I. Termodynamical Data of Pure Substances. N.Y., 1989.
  48. Mahmoodinezhad A., Janowitz C., Naumann F. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2020. V. 38. № 2. P. 022404. https://doi.org/10.1116/1.5134800
  49. Henkel K., Gargouri H., Gruska B. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. 2013. V. 32. № 1. P. 01A107. https://doi.org/10.1116/1.4831897
  50. Haeberle J., Henkel K., Gargouri H. et al. // Beilstein J. Nanotechnol. 2013. V. 4. № 1. P. 732. https://doi.org/10.3762/bjnano.4.83
  51. Powder diffraction Files Inorganic Phases. International Centre for Diffraction Data, Pennsylvania, USA, 2010
  52. Ureña-Begara F., Crunteanu A., Raskin J.P. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 403. P. 717. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.01.160

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (75KB)
Indexing metadata
3.

Download (61KB)
Indexing metadata
4.

Download (58KB)
Indexing metadata
5.

Download (149KB)
Indexing metadata
6.

Download (76KB)
Indexing metadata
7.

Download (56KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 В.А. Шестаков, В.А. Селезнев, С.В. Мутилин, В.Н. Кичай, Л.В. Яковкина

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».