Fabrication Of YSZ Thin Film By Electrochemical Deposition Method And The Effect Of The Pulsed Electrical Fields For Morphology Control

Abstract

In this study, surface morphology control ions in a precursor solution and patterning the YSZ film has been carried out during deposition of thin film from a precursor solution by applying the electrical field for deposition and the pulsed electrical field. The precursor solution was mixed them of ZrO(NO 3 ) 4 , Y(NO 3 ) 3 -6H 2 O into deionized water, and then was controlled nearly pH3 by adding NH 3 (aq). The thin film was deposited on the glass substrate of the minus electrode side by applying the electrical field of 3.0 V for 20 min. In addition, another pulsed voltage was applied to the electrical field along the perdicular direction to the film deposition direction. After annealing samples at 773 K for 6 h in air, the film was crystallized and obtained YSZ film. In the limited condition, the linear patterns of YSZ films due to the frequency of the applied electrical field were observed. It is expected that ions in a precursor solution are controlled by applying the pulsed voltage and the YSZ film is patterned on the substrate.Keywords: yittria stabilized zirconia, thin film, electrochemical deposition method, pulsed electical field, morphology control W niniejszej pracy cienkie warstwy YSZ otrzymywano metodą elektochemiczną z roztworu. Morfologia otrzymanej warswy była kontrolowana poprzez zastosowanie pulsacyjnego pola elektrycznego. Roztwór prekursora otrzymano poprzez zmieszanie ZrO(NO 3 ) 4 , Y(NO 3 ) 3 -6H 2 O w wodzie dejonizowanej, przy czym pH roztworu było utzrymywane na stałym poziomie (pH = 3) poprzez dodawanie NH 3 (aq). Na podłoże szklane naniesiono cienką warstwę po stronie ujemnej elektrody przykładając pole elektryczne o napięciu 3,0 V przez 20 min. Dodatkowo, przyłożono napięcie pulsacyjne do pola elektrycznego w kierunku prostopadłym do kierunku nanoszenia warstwy. Po kalcynacji próbek w 773 K przez 6 godz. w powietrzu, warstwa uległa krystalizacji i otrzymano warstwę YSZ. W tych warunkach zaobserwowano liniowe odwzorowanie warstw YSZ spowodowane częstotliwością przyłożonego pola elektrycznego. Przypuszcza się, że przyłożone napięcie pulsacyjne kontroluje jony w roztworze prekursora, co wpływa na strukturę warstwy YSZ.