Thermochemical processes and aging of submicron tungsten film on the surface of glass microspheres

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The morphological surface changes and chemical transformations caused by thermal annealing and aging of 0.05–0.12 μm thick tungsten film deposited by gas-phase deposition on the surface of glass microspheres have been studied. It is shown that the peculiarities of thermochemical processes and changes in the electrical impedance of the tungsten film during aging are caused primarily by the formation of tungsten acid hydrate and tungsten oxides, which is accompanied by the formation of nanorelief of the film surface. Oxidation of tungsten on the surface of sodium silicate glass by oxygen begins at 430°C and is accompanied by the formation at 530°C mainly δ-WO3, γ-WO3and Na5(W14O44). At 920°C, localized zones of refractory tungstate and sodium divalphramate are formed on the surface of glass spheres.

About the authors

D. N. Sadovnichii

Federal Center for Dual Technologies “Soyuz”

Email: soyuz@fcdt.ru
Dzerzhinsky, Russia

Y. M. Milekhin

Federal Center for Dual Technologies “Soyuz”

Dzerzhinsky, Russia

A. A. Koptelov

Federal Center for Dual Technologies “Soyuz”

Dzerzhinsky, Russia

S. A. Malinin

Federal Center for Dual Technologies “Soyuz”

Dzerzhinsky, Russia

A. A. Rogozina

Federal Center for Dual Technologies “Soyuz”

Dzerzhinsky, Russia

K. Yu. Sheremetev

Federal Center for Dual Technologies “Soyuz”

Dzerzhinsky, Russia

References

  1. Wang W., Li Q., Li Y. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42 (21). P. 215306. https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/21/215306
  2. Трофимов Н.Н., Канович М.З., Карташов Э.М. и др. Физика композиционных материалов. М.: Мир, 2005. Т. 2. 344 с.
  3. Валеев А.С., Красников Г.Я. // Микроэлектроника. 2015. Т. 44. № 3. С. 180. https://doi.org/10.7868/S0544126915030084 [Valeev A.S., Krasnikov G.Y. // Russ. Microelectron. 2015. V. 44. № 3. P. 154. https://doi.org/10.1134/S1063739715030087].
  4. Choi D., Barmak K. // Electron. Mater. Lett. 2017. V. 13. P. 449. https://doi.org/10.1007/s13391-017-1610-5
  5. Зеликман А.Н. Металлургия тугоплавких редких металлов. М.: Металлургия, 1986. 440 с.
  6. Hitchman M.L., Jobson A.D., Kwakman L.F. Tz. // Appl. Surf. Sci. 1989. V. 38 (1–4). P. 312. https://doi.org/10.1016/0169-4332(89)90552-7
  7. Szörényi T., Piglmayer K., Zhang G.Q., Bäuerle D. // Surf. Sci. 1988. V. 202 (3). P. 442. https://doi.org/10.1016/0039-6028(88)90046-5
  8. Creighton J.R., Parmeter J.E. // Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 1993. V. 18 (2). P. 175. https://doi.org/10.1080/10408439308242560
  9. Душик В.В., Рожанский Н.В., Залавутдинов Р.Х. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2019. № 10. С. 36. https://doi.org/10.1134/S0207352819100093
  10. Wang S., He Y., Liu X. et al. // J. Cryst. Growth. 2011. V. 316 (1). P. 137. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2010.10.222
  11. Davazoglou D., Moutsakis A., Valamontes V. et al. // J. Electrochem. Soc. 1997. V. 144 (2). P. 595. https://doi.org/10.1149/1.1837453
  12. Velicu L., Tiron V., Porosnicu C. et al. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 424. Part 3. P. 397. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.01.067
  13. Engwalla A.M., Shina S.J., Baeb J., Wang Y.M. // Surf. Coat. Technol. 2019. V. 363. P. 191. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.02.055
  14. Томаев В.В., Сохович Е.В., Мякин С.В. и др. // Физика и химия стекла. 2022. Т. 48. № 1. С. 85. https://doi.org/10.31857/S0132665122010152
  15. Dellasega D., Bollani M., Anzi L. et. al. // Thin Solid Films. 2018. V. 666. P. 121. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.09.042
  16. Chookajorn T., Murdoch H.A., Schuh C.A. // Science. 2012. V. 337. P. 951. https://doi.org/10.1126/science.1224737
  17. Liu J., Barmak K. // Acta Mater. 2016. V. 104. P. 223. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.11.049
  18. Spanu D., Recchia S., Schmuki P., Altomare M. // Phys. Status Solidi RRL. 2020. V. 14. P. 2000235. https://doi.org/10.1002/pssr.202000235
  19. Wang C., He Y.H., Hou L.Z. // Nano. 2013. V. 08 (01). P. 1350010. https://doi.org/10.1142/S1793292013500100
  20. Костомаров Д.В. // Кристаллография. 2016. Т. 61. № 2. С. 311.
  21. Donaldson O.K., Hattar K., Kaub T. et al. // J. Mater. Res. 2018. V. 33. P. 68. https://doi.org/10.1557/jmr.2017.296
  22. Lillard R.S., Kanner G.S., Butt D.P. // J. Electrochem. Soc. 1998. V. 145 (8). P. 2718. https://doi.org/10.1149/1.1838704
  23. Anik M., Osseo-Asare K. // J. Electrochem. Soc. 2002. V. 149 (6). P. B224. https://doi.org/10.1149/1.1471544.
  24. Калинчак В.В., Орловская С.Г., Грызунова Т.В. // Теплофизика высоких температур. 2003. Т. 41. № 3. С. 465. [Kalinchak V.V., Orlovskaya S.G., Gryzunova T.V. // High Temp. 2003. V. 41. P. 408. https://doi.org/10.1023/A:1024255030006].
  25. Громов А.А., Квон Я.С., Ильин А.П., Верещагин В.И. // Журн. физ. химии. 2004. Т. 78. № 9. С. 1698. [Gromov A.A., Il’in A.P., Vereshchagin V.I., Kwon Y.S. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2004. V. 78 (9). С. 1484].
  26. Nowak C., Kirchheim R., Schmitz G. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. P. 143104. https://doi.org/10.1063/1.2358203
  27. You G.F., John T.L. // J. Appl. Phys. 2010. V. 108, P. 094312. https://doi.org/10.1063/1.3504248
  28. Mokrushin V.V., Tsarev M.V., Korshunov K.V. et al. // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2014. V. 23 (1). P. 26. https://doi.org/10.3103/S1061386214010099
  29. Novocontrol Technologies GmbH & Co. KG, WinDETA 5.84, Owner’s Manual.
  30. Chen S., Wang J., Wu R. et al. // J. Mater. Sci. Technol. 2021. V. 90 (10). P. 66. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.02.027
  31. Liu J., Barmak K. // Acta Mater. 2016. V. 104. P. 223. http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2015.11.049
  32. Киреев В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М.: Химия, 1975. 536 с.
  33. Мотт H., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических материалах. / Пер с англ. Под ред. Б.Т. Коломийца. М.: МИР, 1978. 472 с. [Mott N.F., Davis E.A. Electronic processes in non-crystalline materials. Oxford: Clarendon Press, 1971].
  34. Зеликман А.Н., Никитина Л.С. Вольфрам. М.: Металлургия, 1978. 272 с.
  35. Sun H.L., Song Z.X., Guo D.G. et al. // J. Mater. Sci. Technol. 2010. V. 26 (1). P. 87. https://doi.org/10.1016/S1005-0302(10)60014-X
  36. Zheng H., Ou J.Z., Strano M.S. et al. // Adv. Funct. Mater. 2011. V. 21 (12). P. 2175. https://doi.org/10.1002/adfm.201002477
  37. Bandi S., Srivastav A.K. // J. Mater. Sci. 2021. V. 56. P. 6615. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05757-2
  38. Yao Y., Sang D., Duan S. et al. // Nanotechnology. 2021. V. 32. P. 332501.
  39. Cheng H., Klapproth M., Sagaltchik A. et al. // J. Mater. Chem. A. 2018. V. 6. P. 2249. https://doi.org /10.1039/C7TA09579A
  40. Жужельский Д.В., Ялда К.Д., Спиридонов В.Н. и др. // Журн. общ. химии. 2018. Т. 88. № 3. С. 493. [Zhuzhel’skii D.V., Yalda K.D., Spiridonov V.N. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2018. V. 88 (3). P. 520. https://doi.org /10.1134/S1070363218030209].
  41. Zhuiykov S., Kats E., Carey B., Balendhran S. // Nanoscale. 2014. V. 6. P. 15029. https://doi.org/10.1039/c4nr05008h
  42. Yang H., Suna H., Lia Q. et al. // Vacuum. 2019. V. 164. P. 411. http://doi.org/10.1016/j.vacuum.2019.03.053
  43. Козюхин С.А., Бедин С.А., Рудаковская П.Г. и др. // Физика и техника полупроводников. 2018. Т. 52. № 7. С. 745. https://doi.org/10.21883/FTP.2018.07.46046.8719 [Kozyukhin S.A., Rudakovskaya P.G., Ivanova O.S et al. // Semiconductors. 2018. V. 52 (7). P. 885. https://doi.org/10.1134/S1063782618070114].
  44. Химическая энциклопедия. М.: Издательство “Советская энциклопедия”, 1988. Т. 1. С. 418.
  45. Третьяков Ю.Д., Мартыненко Л.И., Григорьев А.Н., Цивадзе А.Ю. Неорганическая химия. Химия элементов: Учебник в двух томах. Т. 1. М.: Изд-во МГУ; ИКЦ “Академкнига”, 2007. 537 с.
  46. Костомаров Д.В., Багдасаров Х.С., Антонов Е.В. // Докл. академии наук. 2012. Т. 446. № 4. С. 407.
  47. Костомаров Д.В., Багдасаров Х.С., Антонов Е.В. // Там же. 2012. Т. 442. № 5. С. 631.
  48. Казенас Е.К., Цветков Ю.В., Астахова Г.К. и др. // Физика и химия обработки материалов. 2020. № 4. С. 80. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2020-4-80-84
  49. Лопатин С.И. // Журн. общ. химии. 2007. Т. 77. Вып. 11. С. 1761. [Lopatin S.I. // Russ. J. Gen. Chem. 2007. V. 77 (11). P. 1823. https://doi.org/10.1134/S1070363207110011]
  50. Садовничий Д.Н., Милехин Ю.М., Казаков Е.Д. и др. // Изв. Академии наук. Серия химическая. 2023. Т. 72. № 9. С. 2048. [Sadovnichii D.N., Milekhin Yu.M., Kazakov E.D. et al. // Russ. Chem. Bull. 2023. V. 72 (9). P. 2048. https://doi.org/10.1007/s11172-023-3999-3].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».