Группа по исследованию наноразмерных примесей в высокочистых веществах и материалах

 


Область деятельности
Наноматериалы
Неорганическая химия
Химия высокочистых веществ

Научные интересы
Исследование наноразмерных примесей в высокочистых веществах и материалах.
Развитие оптических методов исследования наночастиц в высокочистых жидкостях, газах, стеклах.Научный коллектив
- Кеткова Людмила Александровна, с.н.с., без ученого звания, кандидат наук
- Лазукина Ольга Петровна, ученый секретарь ИХВВ РАН, без ученого звания, доктор наук

Описание группы
Наноразмерные примеси – один из классов примесей в высокочистых веществах и материалах, крайне негативно влияющих на свойства получаемых изделий. Для оптических материалов присутствие в материале (даже в предельно низких концентрациях) примесных и фазовых микро- нано-неоднородностей, являющихся поглощающими и рассеивающими центрами, приводит к возрастанию оптических потерь. Содержание нанопримесей в исходных веществах и средах, используемых в технологии микроэлектроники, также жестко лимитируется.

В Институте химии высокочистых веществ РАН разработаны методики и аппаратура для исследования методом лазерной ультрамикроскопии (ЛУМ) с ФЭУ-регистрацией дисперсного состава и численной концентрации наноразмерных примесных включений (частиц) в высокочистых агрессивных газах и жидкостях (летучих неорганических гидридах, хлоридах, МОС), используемых в технологии микроэлектроники и волоконной оптики, а также стеклах, прозрачных в оптическом диапазоне.

Несмотря на появление за последнее десятилетие новых методов исследования наноразмерных объектов (методики сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), электронная микроскопия (ЭМ) высокого разрешения), метод ЛУМ, в основе которого лежит определение размеров и концентрации отдельных включений по сигналам светорассеяния от них, остаётся незаменимым (а часто и единственным) при дисперсионном анализе нанообъектов в высокочистых средах, обеспечивая одновременно достаточно низкие пределы обнаружения по размеру (~n•10 нм) и численной концентрации (~103 см-3).

В настоящее время в ИХВВ РАН разрабатывается метод ЛУМ с ПЗС-регистрацией для исследования гетерофазных наноразмерных включений в высокочистых оптических материалах, прозрачных в видимом и ближнем ИК-диапазоне (теллуритные, халькогенидные стёкла, халькогениды цинка). В отличие от методов СЗМ и ЭМ, позволяющих исследовать лишь поверхностный слой образца ~n мкм, метод ЛУМ даёт возможность неразрушающего сканирования по глубине образца на сантиметры. В настоящее время нет альтернативного метода, определяющего включения с размерами ~n•10 нм в объёме массивных твердых образцов при низком их содержании. Это достигается благодаря применению малоапертурной собирающей оптики, лазерных источников освещения и малошумящих чувствительных фотодетекторов. В отличие от СЗМ и ЭМ, метод ЛУМ чувствителен к присутствию в образце не только примесных, но и фазовых включений на уровне объёмного содержания второй фазы ~ppb.

С помощью разработанных методик были исследованы нанопримеси в широком круге объектов и получены данные об их дисперсном составе и концентрации; в ряде случаев установлены источники появления примесных наночастиц; отслежена связь их содержания с технологическими параметрами, идентифицирована возможная природа нанопримесей.

Уникальное оборудование
Автоматизированные установки для определения микронеоднородностей в высокочистых (в том числе агрессивных) газах и жидкостях, а также стеклах, прозрачных в видимом диапазоне, методом лазерной ультрамикроскопии с ФЭУ-регистрацией
Установка для регистрации микровключений в высокочистых оптических материалах, прозрачных в видимой и ближней ИК-области, на базе универсального микроскопа Axioplan 2 фирмы Цейсс с бесконечной оптикой и охлаждаемой ПЗС-фотокамерой высокого разрешения Axiocam HRm

Обычное оборудование
Установка для измерения спектра оптических потерь в световодах ИК-диапазона
Генератор аэрозолей и набор стандартных частиц (латексов) различных размеров
Лазеры газовые He-Ne (λ=0,63 мкм, P= 25 мВт)
Микроскоп стереоскопический МБС-10
Цифровой фотоаппарат Nicon Coolpix 5700

Уникальные методики
Методика расчета оптических потерь в высокочистых оптических материалах, обусловленных влиянием гетерофазных микро- и нано-неоднородностей.
Методики определения дисперсного состава и численной концентрации примесных наночастиц в высокочистых газах, жидкостях, стеклах методом ЛУМ. Методики позволяют контролировать содержание частиц размером от n•10-100 нм при их численной концентрации 10-1010 см-3

Научные связи
Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород

Наиболее значимые публикации
Название: Автоматизированная система регистрации оптических неоднородностей в стеклах
Автор(ы): Лазукина О.П., Ширяев В.С., Андрианов В.В., Борисенков В.И.
Название издания: Высокочистые вещества
Том: 2
Номер:
Год выпуска: 1994
Страницы: 129 - 137

Название: Микронеоднородности в теллуритных стёклах
Автор(ы): Зорин Е.В., Чурбанов М.Ф., Снопатин Г.Е., Плотниченко В.Г., Гришин И.А., Петрова Т.А.
Название издания: Неорганические материалы
Том: 41
Номер: 7
Год выпуска: 2005
Страницы: 881 - 885

Название: Счетчик ядер конденсации для определения взвешенных частиц в высокочистых летучих неорганических гидридах. I. Измерения для модельных систем и метрология
Автор(ы): Крылов В.А., Лазукина О.П., Грачева Н.А., Андрианов В.В., Кеткова Л.А., Борисенков В.И., Шарова Н.Л.
Название издания: Высокочистые вещества
Том: 3
Номер:
Год выпуска: 1995
Страницы: 33 - 49
Контактная информация
Телефон +7 8312 62-73-37
Факс +7 8312 62-56-66

Индекс 603950
Адрес ул. Тропинина, ГСП-75, д. 49, г. Нижний Новгород, Россия

Источник информации: Нанотехнологическое сообщество "Нанометр"