Использование электролитов на основе селеновой кислоты позволяет получить пористые плёнки анодного оксида алюминия (АОА) с высокой прозрачностью и отсутствием люминесценции, что делает данный материал перспективным для нанофотоники. Известно, что свежеполученный АОА, являясь аморфным материалом, неустойчив в кислой и щелочной средах из-за химического растворения стенок пор. Пористая структура материала существенно разрушается даже при длительном нахождении в воде, что ограничивает его практическое использование. Перспективным подходом к повышению химической стабильности АОА является термическая обработка. До настоящего времени, в литературе отсутствовала информация о поведении АОА, полученного в электролитах на основе селеновой кислоты, при высоких температурах, а также о его физико-химических характеристиках после термической обработки.
Свежая работа коллектива нашей научной группы [1] позволяет заполнить указанный пробел. В частности, показано, что кристаллизация АОА при 800 °С сопровождается удалением примесей электролита и кратным ростом удельной площади поверхности. Вторая стадия кристаллизации при 1150 °С приводит к формированию крупно-кристаллических плёнок корунда (средний размер зерна ~ 11 мкм), которые сохраняют исходную пористую структуру в виде массива вертикальных цилиндрических каналов нанометрового размера вплоть до 1300 °С. Первая стадия кристаллизации оказывает минимальное влияние на прозрачность материала в оптическом диапазоне. Последующая кристаллизация в фазу корунда существенно уменьшает оптическую проницаемость, однако увеличивает химическую стабильность более чем на три порядка. Коэффициент термического расширения материала по данным дилатометрии увеличивается на 25% в ходе кристаллизации при 800 °С по сравнению с исходным АОА и далее остаётся неизменным для пористого корунда.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 19-33-60088 и 18-29-11097.
[1] I.V. Roslyakov, N.A. Shirin, P.V. Evdokimov, M.V. Berekchiian, N.P. Simonenko, N.V. Lyskov, K.S. Napolskii, High-temperature annealing of porous anodic aluminium oxide prepared in selenic acid electrolyte // Surface and Coatings Technology, 2022, v. 433, 128080. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2022.128080.