Разработка научно-технологических основ создания легированных покрытий на основе кремний-углеродных соединений

Разработаны компонентные составы легированных тонкопленочных покрытий на основе диэлектрической матрицы из кремний-углеродных соединений, обладающих высокой стойкостью к химически агрессивным средам. В качестве исходных компонентов для приготовления электролита предложено применение гексаметилдисилазана в качестве источника атомов кремния, а в качестве источника углерода - таких спиртов, как метанол и этанол. Применение метанола или этанола позволит варьировать технологический процесс осаждения и получать покрытия с различными морфологией и структурой. Для получения покрытий, легированных металлами, в растворы электролитов необходимо вводить атомы металлов в виде солей. Анализ литературных источников показал, что необходимым физико-химическими свойствами обладают марганец (II) сернокислый, медь (II) уксусно-кислая, никель (II) азотнокислый, циркония (IV) оксонитрат дигидрат. При разработке лабораторного технологического регламента учитывалось, что кремний-углеродные покрытия - это пленочные структуры, в состав которых входят атомы кремния и углерода, а также другие элементы (кислород, водород, азот, атомы металлов). Предложенный лабораторный технологический регламент включает требования к сырью и материалам, а также описание технологии электрохимического осаждения легированных тонкопленочных покрытий. Образцы, полученные согласно указанному лабораторному технологическому регламенту, могут быть использованы для изготовления электродов суперконденсаторов и сенсоров газов на их основе. Получены образцы легированных кремний-углеродных покрытий на подложках из кремния, ситалла и поликора. Особенностью технологии получения кремний-углеродных покрытий на диэлектрических подложках является металлизация из хрома на поверхности заготовки с последующим осаждением покрытия между полосами металлизации. Полученные образцы покрытий прошли исследовательские испытания при воздействии агрессивных сред. Исследования на воздействие паров уксусной кислоты и диоксида азота, а также серной кислоты и гидрооксида калия показали высокую стойкость покрытий к воздействию указанных сред. Все образцы, кроме легированных никелем, проявили чувствительность к парам уксусной кислоты, показывая при этом высокую стабильность сопротивления. Разработан лабораторный стенд для исследования электрофизических и газочувствительных свойств легированных тонкопленочных покрытий на основе диэлектрической матрицы из кремний-углеродных соединений на подложках из материалов различного типа, а также изучения функциональных материалов, применяемых при создании устройств накопления энергии. Стенд состоит из функциональных блоков, которые позволяют проводить измерения сопротивления образцов при воздействии на них агрессивных сред, таких как газы, пары кислот и кислоты, контролировать параметры температуры в процессе воздействия агрессивной среды. Предложен способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы, и проведены его технико-экономическая оценка и анализ возможности выхода на рынки национальной технологической инициативы. Показано, что полученный продукт может удовлетворять рыночным сегментам "Энерджинет" и "Маринет".