УДК 544.032
ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОК МАРГАНЦА
Кафедра неорганической химии, КемГУ
*****@***ru
Марганец и его соединения активно используются в промышленном производстве, особенно в металлургии, тонком органическом синтезе, при производстве органических элементов. Марганец обладает всеми характерными свойствами металлов. Область его применения достаточно широка, поэтому углубленное изучение его свойств является необходимым.
Образцы для исследования готовили методом термического испарения в вакууме (2∙10-3 Па) путем нанесения тонких пленок марганца на подложки из стекла, используя вакуумный универсальный пост «ВУП-5М». Толщину пленок марганца определяли спектрофотометрическим методом.
Образцы подвергали термообработке при температуре 573 К в течение 0-60 мин в муфельной печи «Тулячка – 3П». Регистрацию эффектов до и после термообработки осуществляли спектрофотометрическим методом, используя спектрофотометр «Shimadzu UV-1700».
В результате исследования оптических свойств тонких пленок марганца, нанесенных на стеклянные подложки, до, в процессе и после термообработки в атмосферных условиях, было установлено, что вид спектров поглощения и отражения пленок марганца до термообработки существенно зависит от толщины пленки. При увеличении толщины пленок оптическая плотность и отражательная способность увеличиваются. На спектрах поглощения наноразмерных пленок марганца наблюдается максимум оптической плотности в диапазоне 350 - 400 нм, который по мере уменьшения толщины пленок постепенно сглаживается.
Рис. 1. Спектры поглощения пленок марганца различной толщины (1 – 29 нм, 2 – 25 нм, 3 – 18 нм)
В результате хранения, а также термической обработки пленок марганца при Т=573 К в атмосферных условиях спектры поглощения и отражения претерпевают существенные изменения. Оптическая плотность и отражательная способность уменьшаются по мере увеличения времени термообработки. Кроме того, у более тонких пленок изменения спектров поглощения и отражения в результате нагревания происходят быстрее. При этом изменяется форма кривых. На спектрах отражения у пленок проявляется минимум при 390 нм, по мере нагревания смещающийся в длинноволновую область спектра и достигающий нулевого значения отражательной способности. Эти изменения говорят об образовании оксида переменного состава. При нагревании пленок визуально наблюдаются признаки окисления. При нагревании в течение от 20 до 30 минут цвет пленок изменяется от синего до фиолетового, который при более длительном нагревании становится коричневым, в то время как исходные пленки имеют серебристый цвет.
Рис. 2. Спектры поглощения пленки марганца толщиной d=25 нм до (1) и после термообработки при Т = 573 К в течение: 2-1 мин, 3-3 мин, 4-5 мин, 5-10 мин, 6-20 мин, 7- 60 мин
Для выяснения закономерностей протекания процесса взаимодействия пленок марганца с кислородом окружающей среды были рассчитаны и построены кинетические зависимости степени превращения б = f(ф) при длине волны 800 нм.
Рис. 3. Кинетическая кривая степени превращения пленки Mn (d = 25 нм) при термообработке (Т = 573 К).
Установлено, что изменения спектров поглощения и отражения после термической обработки образцов в значительной степени зависят от времени термообработки. По мере уменьшения толщины пленки марганца и увеличения времени термообработки степень термического превращения возрастает.
Научный руководитель – д. х. н., профессор
