Технология синтеза и электронная структура тройных карбонатов бария-стронция-кальция для катодов СВЧ-приборов

Цели. Тройные карбонаты бария-стронция-кальция различных марок широко используются для нанесения оксидных покрытий на катоды электровакуумных приборов. Из всех типов катодов в электровакуумных приборах оксидные катоды являются одними из самых распространенных, т.к. сочетают в себе эффективность, долговечность, работу при относительно небольших температурах и сравнительно невысокую стоимость. Цели работы – разработка технологии синтеза тройных карбонатов бария-стронция-кальция с неравновесным фазовым составом, состоящим из собственно тройного карбоната и фазы чистого карбоната бария, разработка методики контроля качества такого карбоната для применения его в качестве компонента катодного материала для СВЧ-приборов, а также исследование влияния на электронную структуру кристаллитов оксида бария легирующих микропримесей из состава других фаз катодного материала.
Методы. Использована методика прецизионного рентгеноструктурного анализа и методы электронной спектроскопии.
Результаты. Разработана технология совместного осаждения тройных карбонатов бария-стронция-кальция из их азотнокислых солей, которая при выборе оптимального режима осаждения позволяет получать порошки тройного карбоната с неравновесным фазовым составом. Методами электронной спектроскопии показано, что легирующие примеси кальция, стронция, никеля в кристаллитах оксида бария, формирующихся при термообработке тройных карбонатов, существенно влияют на параметры электронной структуры кристаллитов.
Выводы. Совместное влияние кальция и стронция свидетельствует о наличии так называемого синергетического эффекта при легировании оксида бария двумя другими химическими элементами. Методика прецизионного рентгеноструктурного анализа позволяет эффективно контролировать качество неравновесного фазового состава тройных карбонатов, формирующегося при синтезе тройных карбонатов методом титрования и контролировать процессы агломерации наночастиц либо рекристаллизации наноструктурированных фаз, формирующихся при синтезе тройных карбонатов.

1. Никонов Б.П. Оксидный катод. М.: Энергия; 1979. 240 с.

2. Капустин В.И., Ли И.П., Кожевникова Н.Е., Худайгулова Э.Ф. Новые критерии контроля качества тройных карбонатов бария-стронция-кальция. Электронная техника. Серия 2: Полупроводниковые приборы. 2021;3(262):94–98. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46663947

3. Карсакова М.Б., Петрова О.Б. Процессы кристаллообразования тройных карбонатов для технологии катодов электровакуумных приборов. В сб.: Молодежь и XXI век – 2022. Материалы 12-й Международной молодежной научной конференции: в 4-х т. Курск; 2022. Т. 4. С. 32–36.

4. Мосин А.Д., Пастушкова А.А. Исследование структуры тройных карбонатов. В сб.: Научно-технический прогресс: информация, технологии, механизм. Сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции. Стерлитамак; 2020. С. 83–87.

5. Капустин В.И., Ли И.П., Кожевникова Н.Е., Карсакова М.Б., Худайгулова Э.Ф. Синтез и анализ наноразмерных кристаллитов тройных карбонатов бария- стронция-кальция для катодов СВЧ приборов. В сб.: XI Всероссийская научно-техническая конференция «Электроника и микроэлектроника СВЧ». Сборник докладов. Санкт-Петербург. 30 мая – 3 июня 2022 г. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». C. 427–431. URL: https://mwelectronics.etu.ru/assets/files/2022/427-431.pdf

6. Александров Е.М., Шофман Г.С., Лубянецкая К.Ф., Фельдман Ф.С. Способ изготовления эмиссионного материала для оксидных катодов: пат. 2019878 РФ. Заявл. 26.02.1992; опубл. 15.09.1994.

7. Артюшенко А.И., Батура З.Е., Кривобок В.И., Находнова А.П. Способ получения мелкодисперсных порошков тройных и двойных карбонатов щелочноземельных элементов: пат. 180572 РФ. Заявка № 809296/23-4; заявл. 19.12.1962; опубл. 19.03.1966. Бюл. № 8.

8. Доржин Г.С., Незнаев Г.Н., Китаева Т.И., Русакова Ж.П. Способ получения смешанных карбонатов щелочноземельных металлов: пат. 520330 РФ. Заявка № 2013007; заявл. 05.04.1974; опубл. 05.07.1976.

9. Евстигнеева Н.К., Калинина И.Д. Способ получения порошков двойных или тройных карбонатов щелочноземельных металлов: пат. 880983 РФ. Заявка № 2895040; заявл. 04.01.1980; опубл. 15.11.1981.

10. Смородинова Л.А., Арянина Т.Г. Эмиссионный материал: пат. 873301 РФ. Заявка № 2860081; заявл. 27.12.1979; опубл. 15.10.1981.

11. Киселев А.Б., Лобова Э.В., Никонов Б.П. Способ изготовления активного покрытия оксидных катодов: пат. 383109 РФ. Заявка № 1608332/26-25; заявл. 04.01.1971; опубл. 23.05.1973.

12. Большаков А.Ф., Абалдуев Б.В., Попов А.И. Фазовая неоднородность смешанных кристаллов карбонатов щелочноземельных металлов и ее влияние на свойства оксидного катода. Известия АН СССР. Сер. Неорганические материалы. 1977;13(7):1270–1274.

13. Мойжес Б.Я. Физические процессы в оксидном катоде. М.: Наука; 1968. 480 с.

14. Капустин В.И., Ли И.П. Теория, электронная структура и физикохимия материалов катодов СВЧ приборов: монография. М.: ИНФРА-М; 2020. 370 с. ISBN 978-5-16-015560-9

15. Чистякова М.А., Подкопаева Н.Н., Коникова Р.А. Исследование структурно-фазовых превращений оксидного покрытия катодов в процессе формирования и срока службы. Электронная техника. Серия 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1977;4:106–113.