Fabrication Of YSZ Thin Film By Electrochemical Deposition Method And The Effect Of The Pulsed Electrical Fields For Morphology Control

• Autorzy: Fujita T. , Saiki A. , Hashizume T.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0235

Warianty tytułu

PL

Otrzymywanie cienkich warstw YSZ metodą osadzania elektrochemicznego oraz wpływ pulsacyjnych pól elektrycznych na kontrolę morfologii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study, surface morphology control ions in a precursor solution and patterning the YSZ film has been carried out during deposition of thin film from a precursor solution by applying the electrical field for deposition and the pulsed electrical field. The precursor solution was mixed them of ZrO(NO₃)₄, Y(NO₃)₃-6H₂O into deionized water, and then was controlled nearly pH3 by adding NH₃(aq). The thin film was deposited on the glass substrate of the minus electrode side by applying the electrical field of 3.0 V for 20 min. In addition, another pulsed voltage was applied to the electrical field along the perdicular direction to the film deposition direction. After annealing samples at 773 K for 6 h in air, the film was crystallized and obtained YSZ film. In the limited condition, the linear patterns of YSZ films due to the frequency of the applied electrical field were observed. It is expected that ions in a precursor solution are controlled by applying the pulsed voltage and the YSZ film is patterned on the substrate.

PL

W niniejszej pracy cienkie warstwy YSZ otrzymywano metodą elektrochemiczną z roztworu. Morfologia otrzymanej warstwy była kontrolowana poprzez zastosowanie pulsacyjnego pola elektrycznego. Roztwór prekursora otrzymano poprzez zmieszanie ZrO(NO₃)₄, Y(NO₃)₃-6H₂O w wodzie dejonizowanej, przy czym pH roztworu było utrzymywane na stałym poziomie (pH = 3) poprzez dodawanie NH₃(aq). Na podłoże szklane naniesiono cienką warstwę po stronie ujemnej elektrody przykładając pole elektryczne o napięciu 3,0 V przez 20 min. Dodatkowo, przyłożono napięcie pulsacyjne do pola elektrycznego w kierunku prostopadłym do kierunku nanoszenia warstwy. Po kalcynacji próbek w 773 K przez 6 godz. w powietrzu, warstwa uległa krystalizacji i otrzymano warstwę YSZ. W tych warunkach zaobserwowano liniowe odwzorowanie warstw YSZ spowodowane częstotliwością przyłożonego pola elektrycznego. Przypuszcza się, że przyłożone napięcie pulsacyjne kontroluje jony w roztworze prekursora, co wpływa na strukturę warstwy YSZ.

Słowa kluczowe

EN

yittria stabilized zirconia; thin film; electrochemical deposition method; pulsed electrical field; morphology control

PL

tlenek itru stabilizowany tlenkiem cyrkonu; cienka warstwa; metoda osadzania elektrochemicznego; pulsacyjne pole elektryczne; kontrola morfologii

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 2A
• Strony: 945--948
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Fujita T.

• Graduate School of Science and Engineering for Education, University of Toyama

autor

Saiki A.

• Graduate School of Science and Engineering for Research, University of Toyama

autor

Hashizume T.

• Graduate School of Science and Engineering for Research, University of Toyama

Bibliografia

• [1] S. Soumiya, Uchida Rokakuho, Transformation strengthening of ceramics, Japan, 1992.
• [2] G. Adachi, M. Shimada, T. Minami, Kagakudojin, New inorganic materials science, Japan, 1990.
• [3] T. Sakuma, Kaibundo, Ceramic material science, Japan, 1990.
• [4] J. Wang, Z. Lu, K. Chena, X. Huanga, N. Aia, J. Hua et al., J Power Sources 164, 17-23 (2007).
• [5] P. Charpentier, P. Fragnaud, D.M. Schleich, C. Lunot, Ionics 2, 312-318 (1996).
• [6] Jose La OG, Hertz J, Tuller H, Shao-Horn Y. J Electroceram 13, 691-695 (2004).
• [7] D.E. Ruddella, B.R. Stonera, J.Y. Thompson, Thin Solid Films 445, 14-19 (2003).
• [8] W. Jung, J. Hertz, H. Tuller, Acta Mater. 57, 1399-1404 (2009).
• [9] S. Heiroth, Th. Lippert, A. Wokaun, M. Dobeli, Appl Phys A 93, 639-643 (2008).
• [10] Z. Xu, G. Rajaram, J. Sankar, D. Pai, Surf Coat Technol. 201, 4484-4488 (2006).
• [11] Y. Pan, H. Zhu, M.Z. Hu, E.A. Payzant, Surf Coat Technol. 200, 1242-1247 (2005).
• [12] M.I. Pownceby, C.M. MacRae, N.C. Wilson, Minerals Engineering 5, 444-451 (2007).
• [13] P. Gill, V. Musaramthota et al., Materials Science and Engineering: C 50, 37-44 (2015).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.