ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ DFT АТОМНО-СЛОЕВОГО ТРАВЛЕНИЯ АМОРФНОГО ОКСИДА ЦИНКА АЦЕТИЛАЦЕТОНОМ И ЕГО ФТОРСОДЕРЖАЩИМИ ПРОИЗВОДНЫМИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

С использованием программного обеспечения ORCA 6.0.1 и LAMMPS проведено комбинированное квантово-химическое и молекулярно-динамическое исследование атомно-слоевого травления аморфного оксида цинка β-дикетонатами: ацетилацетоном, 1,1,1-трифторацетилацетоном и 1,1,1,5,5,5-гексафторацетилацетоном. Методом DFT на уровне теории PBE-D3BJ/def2-SVP изучены энергетические параметры десорбции-десорбции и количественно оценено индуцированное поверхностное напряжение. Установлено, что ацетилацетон вызывает максимальное поверхностное напряжение 1.62 эВ и обеспечивает спонтанное травление благодаря низкой энергии десорбции (2.10 эВ). Фторированные производные демонстрируют самоограничивающийся характер взаимодействия: трифторацетилацетон при энергии десорбции 3.27 эВ индуцирует напряжение 1.05 эВ, а гексафторацетилацетон при энергии десорбции 2.53 эВ проявляет наименьшее воздействие на структуру поверхности (1.01 эВ). Полученные данные позволяют рассматривать 1,1,1-трифторацетилацетон как оптимальный прекурсор для контролируемого атомно-слоевого травления оксида цинка.

Об авторах

У. М Дамыров

Дагестанский государственный университет; Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики

Email: umahan.damurov@gmail.com
филиал ФГБУН Объединенного института высоких температур РАН Махачкала, Россия; Махачкала, Россия

С. Г Гаджимурадов

Институт физики ДФИЦ РАН

Email: umahan.damurov@gmail.com
Махачкала, Россия

С. И Сулейманов

Институт физики ДФИЦ РАН

Email: umahan.damurov@gmail.com
Махачкала, Россия

И. М Абдулагатов

Дагестанский государственный университет

Email: umahan.damurov@gmail.com
Махачкала, Россия

А. И Абдулагатов

Дагестанский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: umahan.damurov@gmail.com
Махачкала, Россия

Список литературы

  1. George S.M. // Acc. Chem. Res. 2020. V. 53. № 6. P. 1151. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00084
  2. George S.M., Lee Y. // ACS Nano. 2016. V. 10. № 5. P. 4889. https://doi.org/10.1021/acsnano.6b02991
  3. Faraz T., Roozeboom F., Knoops H.C.M. et al. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2015. V. 4. № 6. P. 5023. https://doi.org/10.1149/2.0051506jss
  4. Foroughi-Abari A., Cadien K. // Nanofabrication: Techniques and Principles. 2012. P. 143. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-0424-8_6
  5. Kanarik K.J., Lill T., Hudson E.A. et al. // J. Vac. Sci. Technol., A: Vacuum, Surfaces, Films. 2015. V. 33. № 2. P. 020802. https://doi.org/10.1116/1.4913379
  6. Knoops H.C.M., Langeris E., van de Sanden M.C.M. et al. // J. Electrochem Soc. 2010. V. 157. № 12. P. 241. https://doi.org/10.1149/1.3491381
  7. Arts K., Uriainen M., Puurunen R.L. et al. // J. Phys. Chem. C. 2020. V. 124. № 1. P. 27030. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b11082
  8. Lu W., Lee Y., Gerisch J.C. et al. // Nano. Lett. 2019. V. 19. № 8. P. 5159. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b01525
  9. Lee Y., Huffman C., George S.M. // Chem. Mater. 2016. V. 28. № 21. P. 7657. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b02543
  10. Song S.K., Kim J.S., Margayio H.R.M. et al. // ACS Nano. 2021. V. 15. № 7. P. 12276. https://doi.org/10.1021/acsnano.lc04086
  11. Edel R., Alexander E., Nam T. et al. // J. Vac. Sci. Technol., A. 2024. V. 42. № 6. https://doi.org/10.1116/6.0003899
  12. Fang C., Cao Y., Wu D. et al. // Prog. Natural Sci: Matter. Int. 2018. V. 28. № 6. P. 667. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2018.11.003
  13. Sharma D.K., Shukla S., Sharma K.K. et al. // Mater. Today: Proc. 2022. V. 49. № 8. P. 3028. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.238
  14. Peverini L., Ziegler E., Bigault T. et al. // Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater Phys. 2005. V. 72. № 4. P. 045445. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.045445
  15. Romero R., Leinen D., Dalchiele E.A. et al. // Thin Solid Films. 2006. V. 515. № 4. P. 1942. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2006.07.152
  16. Таспуооа M.A., Таспуооа A.A., Бестровов С.К. и др. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 3. С. 385. https://doi.org/10.31857/S0044457X24030128
  17. Cano A.M., Kondati Natarajan S. et al. // J. Vac. Sci. Technol., A. 2022. V. 40. № 2. P. 022601. https://doi.org/10.1116/6.0001542
  18. Partridge J.L., Abdulagatov A.I., Sharma V. et al. // Appl. Surf. Sci. 2023. V. 638. P. 157923. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.157923
  19. Partridge J.L., Abdulagatov A.I., Zywotko D.R. et al. // Chemistry of Materials. 2024. V. 36. № 15. P. 7151. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.4c00862
  20. Murdzek J.A., George S.M. // J. Vac. Sci. Technol., A. 2020. V. 38. № 2. P. 022608. https://doi.org/10.1116/1.5135317
  21. Mameli A., Verheijen M.A., Mackus A.J.M. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. № 44. P. 38588. https://doi.org/10.1021/acsami.8b12767
  22. Zywotko D.R., George S.M. // Chemistry of Materials. 2017. V. 29. № 3. P. 1183. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b04529
  23. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. № 18. P. 3865. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
  24. Mohimi E., Chu X.I., Trinh B.B. et al. // ECS Journal of Solid-State Science and Technology. 2018. V. 7. № 9. P. 491. https://doi.org/10.1149/2.0211809jss
  25. Chittock N.J., Maas J.F.W., Tezsevin I. et al. // J. Mater. Chem. C. Mater. 2024. V. 13. № 3. P. 1345. https://doi.org/10.1039/d4tc03615h
  26. Kim Y., Chae S., Ha H. et al. // Appl. Surf. Sci. 2023. V. 619. P. 156751. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.156751
  27. Neese F. // Wiley Interdiscip Rev Comput Mol. Sci. 2012. V. 2. № 1. P. 73. https://doi.org/10.1002/wcms.81
  28. Thompson A.P., Aktulga H.M., Berger R. et al. // Comput. Phys. Commun. 2022. V. 271. P. 108171. https://doi.org/10.1016/j.cpc.2021.108171
  29. Buckingham R. // Proc. R. Soc. Lond. A. 1938. V. 168. № 933. P. 264. https://doi.org/10.1098/rspa.1938.0173
  30. Binks D.J., Grimes R.W. // J. Am. Ceram. Soc. 1993. V. 76. № 9. P. 2370. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1993.tb07779.x
  31. Darden T., York D., Pedersen L. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. № 12. P. 10089. https://doi.org/10.1063/1.464397
  32. Nosé S. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81. № 1. P. 511. https://doi.org/10.1063/1.447334
  33. Hoover W.G. // Phys. Rev. A. 1985. V. 31. № 3. P. 1695. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.31.1695
  34. Wang J., Xiao P., Zhou M. et al. // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. № 2. P. 023512. https://doi.org/10.1063/1.3277053
  35. Binks D.J., Grimes R.W. // J. Am. Ceram. Soc. 1993. V. 76. № 9. P. 2370. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1993.tb07779.x
  36. Bergner A., Dolg M., Küchle W. et al. // Mol. Phys. 1993. V. 80. № 6. P. 1431. https://doi.org/10.1080/00268979300103121
  37. Dittmer A., Isak R., Neese F. et al. // Inorg. Chem. 2019. V. 58. № 14. P. 9303. https://doi.org/10.1021/acs.inorgehem.9b00994
  38. Adamo C., Barone V. // J. Chem. Phys. 1999. V. 110. № 13. P. 6158. https://doi.org/10.1063/1.478522
  39. Weigend F., Ahriches R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2005. V. 7. № 18. P. 3297. https://doi.org/10.1039/b508541a
  40. Deng X.Y., Liu G.H., Jing X.P. et al. // Int. J. Quantum Chem. 2014. V. 114. № 7. P. 468. https://doi.org/10.1002/qua.24593
  41. Grimme S., Antony J., Ehrlich S. et al. // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. № 15. P. 154104. https://doi.org/10.1063/1.3382344
  42. Johnson E.R., Becke A.D. // J. Chem. Phys. 2005. V. 123. № 2. P. 024101. https://doi.org/10.1063/1.1949201
  43. ChemCraft — graphical software for visualization of quantum chemistry computations. Version 1.8, build 682. https://www.chemcraftprog.com
  44. Momma K., Izumi F. // J. Appl Crystallogr. 2011. V. 44. № 6. P. 1272. https://doi.org/10.1107/S0021889811038970
  45. Manbeck K.A., Boaz N.C., Bair N.C. et al. // J. Chem. Educ. 2011. V. 88. № 10. P. 1444. https://doi.org/10.1021/ed1010932
  46. Allen G., Dwek R.A. // Journal of the Chemical Society B: Physical Organic. 1966. P. 161. https://doi.org/10.1039/J29660000161
  47. Cai J., Ma Z., Wejinya U. et al. // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. № 7. P. 5236. https://doi.org/10.1007/s10853-018-03260-3
  48. Malkin A.I., Popov D.A. // Physics of Metals and Metallography. 2022. V. 123. № 12. P. 1234. https://doi.org/10.1134/S0031918X22601585
  49. Malkin A.I. // Colloid Journal. 2012. V. 74. № 2. P. 223. https://doi.org/10.1134/S1061933X12020068

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025