Настоящее исследование посвящено разработке лабораторной методике синтеза люминофора - оксикарбида кремния путем химического осаждения из газовой фазы с использованием горячей нити и изучению свойств люминофора в форме тонких пленок и дисперсий. Пленки оксикарбида кремния в настоящем исследовании охарактеризованы с использованием передовых аналитических методов. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) проводилась на микроскопе Auriga 3916-FESEM, работающем при напряжении 1 кВ, что обеспечивало высокое разрешение для получения изображений морфологии поверхности и структурных особенностей. Систематическое варьирование количества мезопористых гранул кремнезема MCM-41 (масса гранул 5, 10 и 15 г) позволяет провести детальный анализ влияния соотношения прекурсоров на свойства тонких пленок. Энергодисперсионный рентгеновский анализ пленок, полученных из разных количеств тетраэтоксисилана (TEOS) и мезопористых гранул кремнезема MCM-41 подтверждает наличие углерода, кислорода и кремния, что соответствует использованию дозированных количеств тетраэтоксисилан (TEOS) и кремнезема (MCM-41). Сканирующий электронный микроскопический анализ выявляет различные морфологии в тонких пленках оксикарбида кремния: при использовании только тетраэтоксисилана наблюдается поверхность с компактными агрегатами, гетерогенно распределенными, в то время как введение как мезопористых гранул кремнезема TEOS, так и мезопористых гранул кремнезема MCM-41 приводит к формированию пористых кластеров. Установлена усиленная фотолюминесценция в пленках, содержащих кремнезем MCM-41. Исследование раскрывает синергетическое взаимодействие между TEOS и мезопористыми гранулами кремнезема MCM-41, предоставляя ценные сведения для оптимизации тонких пленок оксикарбида кремния для множества применений – от микроэлектроники до оптоэлектроники.

1. Colombo P., Hellmann J.R., Shelleman D.L. Mechanical Properties of Silicon Oxycarbide Ceramic Foams // Journal of the American Ceramic Society. 2001. V. 84. № 10. P. 2245–2251. doi: 10.1111/j.1151-2916.2001.tb00996.x

2. Ivanova Y.Y., Vueva Y.E. Silicon Oxycarbide Glasses from Gel Hybrid Structures // Advanced Materials Research. 2008. V. 39–40. P. 77–80. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.39-40.77

3. Renlund G.M., Prochazka S., Doremus R.H. Silicon oxycarbide glasses: Part II. Structure and properties // Journal of Materials Research. 1991. V. 6. № 12. P. 2723–2734. doi: 10.1557/jmr.1991.2723

4. Liao N., Zheng B., Zhou H., Xue W. Effect of carbon content on the structure and electronic properties of silicon oxycarbide anodes for lithium-ion batteries: a first-principles study // Journal of Materials Chemistry A. 2015. V. 3. № 9. P. 5067–5071. doi: 10.1039/C4TA06932C

5. Liao N., Zhou H., Zheng B., Xue W. Silicon Oxycarbide-Derived Carbon as Potential NO2 Gas Sensor: A First Principles' Study // IEEE Electron Device Letters. 2018. V. 39. № 11. P. 1760–1763. doi: 10.1109/LED.2018.2869158

6. Sorarù G.D., Dallapiccola E., D'Andrea G. Mechanical Characterization of Sol–Gel-Derived Silicon Oxycarbide Glasses // Journal of the American Ceramic Society. 1996. V. 79. № 8. P. 2074–2080. doi: 10.1111/j.1151-2916.1996.tb08939.x

7. Yu X., Yin L., Lu H. et al. Third-order optical nonlinearity in silicon oxycarbide films // Optical Materials. 2020. V. 104. P. 109945. doi: 10.1016/j.optmat.2020.109945

8. Bois L., Maquet J., Babonneau F., Bahloul D. Structural Characterization of Sol-Gel Derived Oxycarbide Glasses. 2. Study of the Thermal Stability of the Silicon Oxycarbide Phase // Chemistry of Materials. 1995. V. 7. № 5. P. 975–981. doi: 10.1021/cm00053a025

9. Miyazaki H. Structure and Optical Properties of Silicon Oxycarbide Films Deposited by Reactive RF Magnetron Sputtering Using a SiC Target // Japanese Journal of Applied Physics. 2008. V. 47. № 11R. P. 8287. doi: 10.1143/JJAP.47.8287

10. Mazo M.A., Nistal A., Caballero A.C. et al. Influence of processing conditions in TEOS/PDMS derived silicon oxycarbide materials. Part 1: Microstructure and properties // Journal of the European Ceramic Society. 2013. V. 33. № 6. P. 1195–1205. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2012.11.022

11. Qin J., Li B. Synthesis, Characterization and Catalytic Performance of Well-ordered Crystalline Heteroatom Mesoporous MCM-41. Preprints. 2016. doi: 10.20944/preprints201612.0094.v1

12. Deshpande S.V., Dupuie J.L., Gulari E. Hot filament assisted deposition of silicon nitride thin films // Applied Physics Letters. 1992. V. 61. № 12. P. 1420–1422. doi: 10.1063/1.107557

13. Itano M., Kezuka T. Particle Adhesion and Removal on Wafer Surfaces in RCA Cleaning // Ultraclean Surface Processing of Silicon Wafers. 1998. P. 115–136. doi: 10.1007/978-3-662-03535-1_10

14. Hattori T. Trends in Wafer Cleaning Technology // Ultraclean Surface Processing of Silicon Wafers. 1998. P. 437–450. doi: 10.1007/978-3-662-03535-1_32

15. Bruhanova Y.A., Menshakov A.I., Skorynina P.A. Synthesis of SiAlCO Coatings by Thermal Anodic Evaporation of Al and Decomposition of Tetraethoxysilane in an Arc Discharge with a Sectional Anode // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2024. V. 18. Suppl. 1. P. S100–S105. doi: 10.1134/S1027451024701500

16. Zhao X.S., Lu G.Q., Hu X. Characterization of the structural and surface properties of chemically modified MCM-41 material // Microporous and Mesoporous Materials. 2000. V. 41. № 1–3. P. 37–47. doi: 10.1016/S1387-1811(00)00262-6

17. Kusuda Y., Asai Y., Miyashita T., Nishinaka H. Plasma-enhanced chemical vapor deposition of SiO2 films at 400 kHz and 100°C using tetraethyl orthosilicate with oxygen and SiH4 with nitrous oxide // Japanese Journal of Applied Physics. 2025. V. 64. № 4. P. 04SP48. doi: 10.35848/1347-4065/adb989

18. Wang Z., Zhao Q., Wang D., Cui C. Synthesis and characterization of ordered mesoporous MCM-41 from natural chlorite and its application in methylene blue adsorption // Clays and Clay Minerals. 2021. V. 69. № 2. P. 217–231. doi: 10.1007/s42860-021-00123-5

19. Marchewka J., Jeleń P., Rutkowska I. et al. Chemical structure and microstructure characterization of ladder-like silsesquioxanes derived porous silicon oxycarbide materials // Materials. 2021. V. 14. № 6. P. 1340. doi: 10.3390/ma14061340

20. Gongalsky M.B., Tsurikova U.Y.A., Gonchar K.A. et al. Quantum-confinement effect in silicon nanocrystals during their dissolution in model biological fluids // Semiconductors. 2021. V. 55. № 1. P. 61–65. doi: 10.1134/S1063782621010067

21. Lu Z.H., Lockwood D.J., Baribeau J.M. Quantum confinement and light emission in SiO2/Si superlattices // Nature. 1995. V. 378. № 6554. P. 258–260. doi: 10.1038/378258a0

22. Hansda S., Sarkar D., Kundu S. et al. Structural and optical properties of silicon oxycarbide thin films using silane based precursors via sol-gel process // Thin Solid Films. 2024. V. 791. P. 140226. doi: 10.1016/j.tsf.2024.140226

23. Ramazanov M.A., Shirinova H.A., Nuriyeva S.G. et al. Structure and optic properties of the nanocomposites based on polypropylene and amorphous silica nanoparticles // Journal of Thermoplastic Composite Materials. 2023. V. 36. № 4. P. 1762–1774. doi: 10.1177/08927057211064222