ИСТИНА

В проекте впервые рассматриваются фундаментальные основы сольвотермального метода синтеза эпитаксиальных пленок на основе диоксида ванадия с переходом диэлектрик-металл для развития новых промышленных методов получения тонкопленочных функциональных материалов с перспективными оптическими и электронными свойствами. В задачи проекта входит исследование прекурсоров для сольвотермального синтеза, выявление взаимосвязи между параметрами синтеза и фазовым составом оксидов, строением и свойствами полученных пленок на различных монокристаллических подложках, исследование кинетических особенностей роста покрытий и выявление возможности получения легированных пленок с целью изменения их функциональных характеристик. Успешное выполнение проекта позволит реализовать новый промышленный вариант синтеза практически значимых материалов с рекордно низкой стоимостью технологического оборудования и исходных реактивов, а также заложит научную базу для развития сольвотермального метода синтеза эпитаксиальных пленок на другие оксидные системы.

The project for the first time investigates the fundamental principles of the solvothermal method for the synthesis of epitaxial films based on vanadium dioxide with a metal-insulator transition for the development of new industrial methods for the production of thin-film functional materials with unique optical and electronic properties. The project objectives include the study of precursors for solvotermal synthesis, the identification of the relationship between synthesis parameters and oxide phase composition, the structures and properties of the resulting films on various single-crystal substrates, the study of the kinetic features of coating growth, and the identification of the possibility of doped films obtaining with a view to changing their functional characteristics. Successful implementation of the project will allow to realize a new industrial variant of synthesis of practically significant materials with a record low cost of technological equipment and initial reagents, and also provide the scientific basis for the development of the solvothermal method of epitaxial films synthesis for other oxide systems.

1. Определение строения прекурсоров на основе карбоксилатов ванадия, состава их растворов и выявление основных стадий термолиза с образованием фаз оксидов ванадия. 2. Выявление влияния параметров сольвотермального синтеза (природа прекурсора, температура, давление) на фазовый состав порошков оксидов ванадия 3. Выявление влияния параметров сольвотермального синтеза (природа прекурсора, температура, давление, природа подложки) на фазовый состав и структуру пленок оксидов ванадия на поликристаллических, аморфных и монокристаллических подложках

Участники проекта располагают необходимым оборудованием и реактивами для синтеза координационных соединений ванадия, проведения сольвотермального синтеза порошков и тонких пленок (в том числе эпитаксиальных) оксидных пленок. Возможности физико-химических методов анализа, которыми располагают участники проекта, позволяют провести полную характеристику состава, структуры и морфологии полученных тонкопленочных материалов. В лаборатории химии координационных соединений Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова уже на протяжении двадцати лет проводятся исследования, направленные на использование координационных соединений для решения различных задач неорганической химии и материаловедения. В итоге накоплен большой опыт в области синтеза координационных соединений и осаждения тонких пленок функциональных материалов с использованием химических растворных методов, в первую очередь многокомпонентных эпитаксиальных оксидных пленок с интересными физическими свойствами (высокотемпературных сверхпроводников, манганитов РЗЭ с колоссальным магнитным сопротивлением, никелатов, кобальтитов и ферритов РЗЭ, мультиферроиков, оксидных буферных слоев, диэлектриков и др.), а также гетероструктур, сочетающих перечисленные материалы. Руководитель представленной заявки уже имеет опыт руководства проектами РФФИ (№12-03-31377-мол-а в 2012-2013 г.г. и №15-33-70026-мол-а-мос в 2015-2016 г.г.), посвященным разработке научных основ газофазного подхода для нанесения пленок диоксида ванадия с переходом диэлектрик-металл, в ходе выполнения которого был накоплен большой опыт по работе с эпитаксиальными пленками оксидов ванадия, сконструированы установки по исследованию их электронных свойств. Исследование оптических свойств будет проведено при участии специалистов в области ИК, ТГц и СВЧ спектроскопии на современном оборудовании, что позволит получить важные результаты, соответствующие мировому уровню.

1. Впервые будут описаны химические основы процесса сольвотермального синтеза оксидов ванадия, установлены механизмы разложения координационных соединений ванадия в оксидные материалы, определены пути управления фазовым составом продуктов. 2. Впервые будут изучены особенности сольвотермального синтеза эпитаксиальных пленок диоксида ванадия с учетом влияния природы прекурсора и подложки, определены кинетические параметры процессов нанесения, оптимизированы условия получения пленок на подложках большой площади. 3. Будет показана роль температурной обработки полученных оксидных пленок в процессах перехода между различными полиморфными модификациями диоксида ванадия и его рекристаллизации с целью получения высоких характеристик перехода диэлектрик-металл. 4. Впервые методом сольвотермального синтеза будет проведено гомо- и гетеровалентное легирование пленок диоксида ванадия с целью изменения их физических характеристик. Будет проведено исследование зависимости степени легирования пленок и соотношение элементов по площади подложки от природы прекурсоров и параметров синтеза. 5. В результате успешного завершения проекта будет заложена основа нового промышленного метода синтеза эпитаксиальных пленок оксидов ванадия, отличающаяся рекордно низкой стоимостью технологического оборудования и реактивов. Полученные результаты можно будет использовать для изучения методов синтеза эпитаксиальных пленок других функциональных оксидов.