ISSN:
0044-2313
Keywords:
CVD of tert-butoxides of Ge, Sn, Pb
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mixed metal tert-butoxides in CVD
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nano-composites metal/metaloxide
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XPS of nano-composites
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Chemistry
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Inorganic Chemistry
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
Description / Table of Contents:
Synthesis and XPS Analysis of nano-scaled Metal/Metaloxid Composites with Germanium, Tin, and Lead as Metallic Componenttert-Butanolates of Germanium(II), tin(II), and lead(II) of the formula {M[O-C(CH3)3]2}n (M = Ge, n = 2; M = Sn, n = 2; M = Pb, n = 3) as well as the corresponding heterometalalkoxides M′M2[O—C(CH3)3]6 (M = Ge, M′ = Sr, Ba; M = Sn, M′ = Ca, Sr, Ba; M = Pb, M′ = Ca, Ba) have been subject to a single precursor chemical vapour deposition (CVD) process. In this process the volatile precursor has been pyrolized under reduced pressure (0,1 Torr) on a graphit or metal substrate which has been heated by induction in a microwave field to about 300-500°C. The gases originating from this pyrolisis have been analyzed by means of a quadrupole mass spectrometer whereas the solid coating which contained the micro composite was characterized by X-ray diffraction, electron microscopy, EDX-analysis and XPS-spectra. In all cases the solid material contained two phases, in which the element M ((Ge), Sn, Pb) either had oxidation state 0 or +4 (in the surface of the solids made of germanium containing precursors only GeII along with Ge0 has been detected by XPS spectroscopy). The group 14-element in the starting material had thus undergone a disproportionation from the +2 oxidation state into a lower and a higher one by two units. The elemental phase and the phase containing the formal +4 cation which is amorphous in most cases and which approaches the formula MO2 or M′MO3 (M = (Ge), Sn, Pb; M′ = Ca, Sr, Ba) are uniformally distributed. The composites consist of ball shaped particles on which other smaller particles are placed in a fractal manner ressembling a black berry. In the case of the composite Sn · BaSnO3 the center of the ball shaped particles has been analyzed as pure elemental tin. The organic substituents of the precursors as well as the dynamic vacuum in the decomposition process seem to be responsible for the ball shaped nature of the solid material. In a test experiment gallium tri-tert-but-oxide has been used as precursor: again ball shaped particles are obtained which have the chemical composition Ga2O3 but which contain no elemental gallium.
Notes:
tert-Butanolate von Germanium(II), Zinn(II) und Blei(II) der Formel {M[O—C(CH3)3]2}n (M = Ge, n = 2; M = Sn, n = 2; M = Pb, n = 3) sowie die entsprechenden Heterometallalkoxide M′M2[O-C(CH3)3]6(M = Ge, M′ = Sr, Ba; M = Sn, M′ = Ca, Sr, Ba; M = Pb, M′ = Ca, Ba) wurden in einem CVD-Prozeß (Chemical Vapour Deposition) als Einkomponenten Precursoren eingesetzt. In dem Prozeß wird der flüchtige Precursor unter reduziertem Druck auf einem Graphit- oder Metall-Target bei 300-500°C pyrolisiert, wobei das Target in einem Mikrowellenfeld aufgeheizt wird. Die entstehenden Gase dieser Pyrolyse werden über ein Quadrupol-Massenspektrometer analysiert. Die sich bildende feste Schicht, die einen Mikrokomposit enthält, wird mit Röntgenbeugung, Elektronenmikroskopie, EDX-Analyse und XPS-Spektren untersucht. In allen Fällen enthält der dargestellte Feststoff zwei Phasen, in denen die Elemente Ge, Sn und Pb sowohl in der Oxidationstufe 0 als auch +4 enthalten sind (in den Germanium enthaltenden Proben kann auf der Oberfläche über XPS neben Ge0 nur GeII nachgewiesen werden). Das im Startmolekül enthaltene Gruppe 14-Element hat demnach, ausgehend von der Oxidationsstufe +2, in eine um zwei Einheiten höhere bzw. niedere Oxidationsstufe disproportioniert. Die Elementphase und die meist amorphe Phase, die das formale +4 Kation enthält und die den Formeln MO2 bzw. M′MO3 (M = (Ge), Sn, Pb; M′ = Ca, Sr, Ba) nahe kommt, sind innig ineinander vermischt. Die Komposite bestehen aus kugelförmigen Gebilden, auf deren Oberfläche weitere kleine Kugeln sitzen, auf welche wieder kleinere Kugeln aufgewachsen sind, so daß ein Fraktal entsteht, dessen oberste Struktur einer Brombeere gleicht. Im Fall des Komposits Sn · BaSnO3 wurde das Zentrum der Kugelansammlung als reines Zinn identifiziert. Die organischen Substituenten der Startmoleküle und die dynamische Veränderung des Unterdrucks bei der Zersetzung haben einen Einfluß auf das Entstehen der kugeligen Gebilde. In einem Testexperiment wurde auch Galliumtritert-butoxid als Precursor eingesetzt: man findet auch wieder kugelförmige Gebilde der Zusammensetzung Ga2O3, jedoch enthalten diese Feststoffe kein elementares Gallium.
Additional Material:
7 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/zaac.19976231007
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