CC BY
3
https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.35
УДК 544.653.23
1.3.8 - Физика конденсированного состояния (технические, физико-математические науки)
О масштабируемости морфологической структуры пленок пористого анодного оксида алюминия
Р. Г. Валеев, А. И. Чукавин
Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН, Россия, 426067, Ижевск, ул. Т. Барамзиной, 34
Аннотация. Проведена методическая проработка вопросов масштабирования двухстадийного анодирования для получения образцов пленок пористого оксида алюминия с различной площадью от 38.47 до 1256 мм2, задаваемой диаметром отверстия используемой нижней крышки ячейки, при синтезе с использованием электрохимических ячеек «прижимного» типа. Результаты статистического анализа параметров пористой структуры образцов показали хорошую корреляцию величины параметра локального порядка ^ с долей пор с количеством соседей 6, а среднее расстояние между порами Dint в пределах доверительного интервала практически одинаковы. Величина среднего диаметра пор D может различаться как в пределах одного образца, так и между образцами, из-за различий в пористой структуре для разных кристаллографических ориентаций зёрен на поверхности алюминия, формирующихся в алюминиевой подложке при рекристаллизационном отжиге.
Ключевые слова: анодный Al2O3, пористая структура, масштабируемость, сканирующая электронная микроскопия.
И Валеев Ришат Галеевич, e-mail: rishatvaleev@udman. ru
On the Scaleability of the Morphological Structure of Porous Anodic Aluminum Oxide Films
Rishat G. Valeev, Andrey I. Chukavin
Udmurt Federal Research Center UB RAS (34, T. Baramzina St., Izhevsk, 426067, Russian Federation)
Summary. A methodical study of the issues of scaling the two-stage anodization for obtaining samples of porous alumina films with different areas from 38.47 to 1256 mm2, with the used lower cover of the cell specified by the hole diameter, was carried out during the synthesis with the use of electrochemical cells of the "clamping" type. The results of the statistical analysis of the parameters of the porous structure of the samples showed a good correlation of the local order parameter with the proportion of pores with the neighboring number of pores 6, and within the confidence interval the average distance between the pores Dnt is almost the same. The value of the average pore diameter D can vary both within the same sample and between samples due to the differences in the porous structure for different crystallographic grain orientations on the aluminum surface; grain orientations are formed in the aluminum substrate during recrystallization annealing. For more precise control of pore diameters over the entire area of the sample, it is necessary to use single-crystal aluminum with a certain orientation of crystallographic planes.
Keywords: anodic Al2O3, porous structure, scaleability, scanning electron microscopy.
И Valeev Rishat Galeevich, e-mail: rishatvaleev@udman. ru
ВВЕДЕНИЕ
Анодный оксид алюминия (АОА), благодаря возможности получения пленок с уникальным упорядоченным расположением пор от поверхности вглубь пленки, получил широкое распространение в различных нанотехнологических приложениях [1]. Основной интерес направлен на их применение в качестве шаблонов и матриц для получения наноструктур различной конфигурации, а также диэлектрических матриц, в поры которых внедрены частицы металла или полупроводника [2 - 6]. Наибольшее распространение получили пленки АОА, полученные анодированием алюминиевых пластин или фольг, остатки которых можно легко удалить и, тем самым, получить мембраны на основе АОА со сквозными порами [7]. В основном синтез пористого Al2O3 проводят в двухэлектродных ячейках открытого типа, то есть пластину или фольгу алюминия, выполняющую роль анода,
опускают в раствор электролита, напротив образца размещают противоэлектрод из платины, нержавеющей стали или алюминия [8, 9]. Некоторые группы исследователей для этих целей используют электрохимические ячейки «прижимного» типа, в которых образец прижимают через уплотнительное кольцо к отверстию определенного диаметра в нижней части ячейки, осуществляя его контакт с электролитом [10 - 12]. Но остается открытым вопрос: имеется ли влияние диаметра отверстия, фактически, размера образца, на пористую структуру получаемых оксидных пленок? Как известно, на протекание электрохимической реакции помимо прочего в значительной мере влияет скорость перемешивания электролита и его температура. При использовании ячеек прижимного типа локальные значения указанных параметров могут отличаться в различных участках образца, в особенности в случае больших площадей анодирования. Настоящая статья посвящена методической проработке вопросов масштабирования пористого оксида алюминия, полученного анодированием в ячейках прижимного типа. Целью работы является получение образцов АОА с разными площадями анодированной области с использованием ячеек прижимного типа и статистический анализ параметров их пористой структуры, таких как диаметр пор, расстояние между центрами соседних пор, число ближайших соседних пор, а также упорядоченность их расположения.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Для получения образцов пористого АОА использовались полученные методом холодной прокатки поликристаллические алюминиевые пластины одинаковой толщины 0.5 мм. Чистота алюминия составляла не менее 99.99 %. Предварительно пластины подвергались термическому рекристаллизационному отжигу при температуре 450 ^ в течение 4 часов. На следующем этапе с целью выравнивания поверхности, отожженные заготовки полировали механически, а затем электрохимическим методом с использованием фосфорно-хромового электролита. Более подробно алгоритм подготовки поверхности пластин перед анодированием приведён в предыдущих работах [14 - 16].
Анодирование проводилось по двухстадийной методике [17], обеспечивающей высокую упорядоченность и узкое распределение пор по размерам. Образцы анодировались при напряжении 40 В и температуре 2 - 5 ^ в 0.3 М растворе щавелевой кислоты в электрохимической ячейке прижимного типа (рис. 1) в течение 24 и 12 часов, соответственно, на первой и второй стадии. После первой стадии оксид удаляли химически в 0.5 М растворе H3PO4, содержащем Сг03 (20 г/л). Отличие образцов друг от друга заключалось в площади анодируемой области, которая задавалась диаметром отверстия используемой нижней крышки ячейки, от 38.47 до 1256 мм2 (см. рис. 1 и табл. 1). После анодирования матрицы АОА промывались дистиллированной водой.
Таблица 1. Образцы и анодируемая площадь
Table 1. Samples and anodized area
Образец Sample Диаметр анодированной области, мм Anodized area diameter, mm Площадь анодированной области, мм2 Anodized area, mm2
Sample 1 7 38.47
Sample 2 12 113.04
Sample 3 16 200.96
Sample 4 21 346.19
Sample 5 26 530.66
Sample 6 40 1256.00
Исследование пористой структуры АОА проводили методом растровой электронной микроскопии (РЭМ) на сканирующем электронном микроскопе Thermo Fisher Scientific Quattro S. Анализ проводился по четырём точкам каждого образца: одна точка в центральной части образца и далее три равноудаленные области по направлению к краю анодированной области, как показано на рис. 2.
Рис. 1. а) Электрохимическая ячейка прижимного типа: 1- верхняя крышка с электромотором перемешивающего устройства и катодным контактом, 2 - корпус ячейки, 3 - нижняя крышка с отверстием, 4 -контакт подвода анодного потенциала. b) Фотоизображения нижних крышек электрохимической ячейки и полученных образцов
Fig. 1. a) Clamp type electrochemical cell: 1 - top cap with agitator motor and cathode contact, 2 - cell body, 3 - bottom cover with a hole, 4 - anode potential supply contact. b) Photographic image of bottom caps of electrochemical cell and obtained samples
Рис. 2. Анализируемые области образца (отмечены жёлтыми крестиками) на изображении внутренней фотокамеры электронного микроскопа Thermo Fisher Scientific Quattro S
Fig. 2. Analyzed areas of the sample (marked with yellow crosses) on the image of the internal camera of the electron microscope Thermo Fisher Scientific Quattro S
Обработка РЭМ-изображений производилась при помощи программы 1ша§е1 [18] в соответствии с процедурой, описанной в [19]. Для количественного анализа пористой структуры матриц для каждого образца были построены распределение по размерам пор и распределение по расстояниям между центрами соседних пор (рис. 3). Для этого изображение предварительно преобразовывалось в чёрно-белый формат. Затем проводилась сегментация пор и рассчитывалась площадь каждой поры, а также координаты центра поры. Необходимо отметить, что, в соответствие определенному значению площади поры ставился эквивалентный по площади диск, после чего определялся его диаметр. Далее это значение принимали за диаметр поры. Данный подход представляется вполне допустимым ввиду близости формы поры к кругу. По координатам центра пор рассчитывалось расстояние между соседними центрами пор.
Для анализа упорядоченности пористой структуры АОА был применён алгоритм Вороного [20]. Эта процедура ставит в соответствие каждой точке на плоскости (в нашем случае за точки принимались центры пор) соответствующую ячейку Вороного, а именно, множество всех точек, расстояние до которых до заданной точки меньше их расстояния до остальных точек. Таким образом, плоскость разбивается на выпуклые многоугольники (диаграмма Вороного), причём количество вершин такого многоугольника равно количеству соседних точек. Это позволяет однозначно определить число ближайших соседей каждой точки. Кроме того, из диаграммы Вороного можно также рассчитать параметр локального порядка [21]. Так, в случае двумерной гексагональной решетки, которую можно поставить в соответствие расположению пор ПАОА, параметр локального порядка рассчитывается по формуле:
П = ¿£"=1СО8(60УЛ),
где в ¿уд- - угол между тремя ближайшими соседними точками на диаграмме Вороного (между центрами пор в нашем случае, см. рис. 3 а), п1 - число ближайших соседей вокруг i-й точки (поры). Необходимо отметить, что для идеальной гексагональной упаковки ^ = 1, а в случае абсолютно разупорядоченной структуры ^ = 0. В настоящей работе данный параметр был рассчитан с помощью программы Statistics2D [22].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Пример статистической обработки РЭМ-изображения приведён на рис. 3. В табл. 2 представлены результаты статистического анализа параметров пористой структуры образцов АОА. Для всех образцов наблюдается высокая степень упорядочения с величиной параметра локального порядка , в среднем, равного 0.8, что хорошо коррелирует с большой долей пор с количеством соседей, равным шести (наглядно представлено на рис. 3 ё, е). Таким образом, расположение пор с высокой точностью соответствует двумерной гексагональной решетке. При этом корреляции с размерами анодируемой площади или расстоянием от центра образца не выявлено.
После обработки РЭМ-изображений по описанной выше методике были построены распределения по размерам для диаметров пор D и расстояниям между центрами соседних пор Dint. Пример распределений можно видеть на рис. 3 ё, с. Далее распределения аппроксимировались гауссовой кривой, по максимуму которой определялось среднее значение искомого параметра. Для всех образцов характерны узкие распределения. Среднее расстояние между порами Dint в пределах доверительного интервала практически одинаковы для всех образцов во всех анализируемых областях образцов. Наблюдаемая картина подтверждает, что во всех анализируемых участках образца в процессе анодирования потенциал и рН электролита оставались одинаковыми, поскольку, как было показано в работе [23], именно эти параметры определяют расстояние между порами (фактически, размер гексагональной ячейки).
Рис. 3. Пример обработки изображения: а) РЭМ-изображение АОА и анализируемые параметры: вук — угол между линиями, соединяющими центр i-й поры с центрами j-й и k-й пор; Dint - расстояние между центрами соседних пор; D - диаметр поры; b) распределение диаметров пор по размерам;
с) распределение расстояния между центрами соседних пор по размерам; d) N - доля всех пор, имеющих соответственно от 3-х до 9-и ближайших соседей; e) параметр локального порядка V6
Fig. 3. An example of image processing: a) SEM-image of AOA and analyzed parameters: 6jk - angle between the lines connecting the center of the i-th pore with the centers of the j-th and k-th pores; Dint is the distance between the centers of neighboring pores; D is the pore diameter; b) pore size distribution; c) size distribution of the distance between the centers of neighboring pores; d) the proportion of all pores having from 3 to 9 nearest neighbors,
respectively; e) local order parameter ^
Таблица 2. Сводная таблица статистических параметров
Table 2. Summary table of statistical parameters
Доля пор с количесвтом соседей,
Образец Sample Область на образце < П>, о Dint, nm D, nm равным The proportion of pores with the number of
Area on the sample neighbors equal to
4 5 6 7 8
1 0.81 0.30 94 ± 8 48 ± 4 0.00 0.10 0.83 0.05 0.00
1 (7 мм) 2 0.80 0.30 95 ± 9 48 ± 3 0.00 0.10 0.83 0.05 0.01
3 0.81 0.31 95 ± 9 47 ± 3 0.00 0.11 0.82 0.05 0.01
4 0.76 0.35 94 ± 10 45 ± 5 0.01 0.12 0.79 0.07 0.00
1 0.79 0.31 93 ± 10 53 ± 4 0.01 0.09 0.82 0.05 0.01
2 (12 мм) 2 0.77 0.34 93 ± 10 53 ± 4 0.01 0.11 0.80 0.06 0.01
3 0.77 0.32 94 ± 12 42 ± 3 0.01 0.10 0.83 0.05 0.01
4 0.69 0.37 93 ± 11 46 ± 4 0.01 0.11 0.78 0.08 0.00
1 0.74 0.37 94 ± 13 47 ± 3 0.01 0.13 0.77 0.08 0.01
3 (16 мм) 2 0.82 0.30 95 ± 8 50 ± 4 0.01 0.09 0.84 0.05 0.00
3 0.73 0.37 95 ± 11 40 ± 3 0.01 0.12 0.80 0.06 0.01
4 0.76 0.35 96 ± 10 40 ± 3 0.01 0.11 0.80 0.06 0.01
1 0.78 0.34 94 ± 10 40 ± 3 0.00 0.11 0.82 0.06 0.01
4 (21 мм) 2 0.83 0.30 94 ± 8 40 ± 3 0.01 0.10 0.83 0.05 0.00
3 0.76 0.35 95 ± 10 40 ± 3 0.01 0.11 0.82 0.06 0.00
4 0.83 0.30 95 ± 10 39 ± 3 0.00 0.10 0.83 0.05 0.01
1 0.75 0.36 94 ± 11 42 ± 3 0.01 0.12 0.78 0.07 0.01
5 (26 мм) 2 0.77 0.35 94 ± 11 40 ± 3 0.01 0.11 0.80 0.06 0.01
3 0.74 0.36 94 ± 10 40 ± 3 0.01 0.12 0.79 0.07 0.01
4 0.70 0.39 94 ± 12 40 ± 3 0.01 0.13 0.76 0.09 0.01
1 0.68 0.40 94 ± 12 43 ± 3 0.01 0.13 0.77 0.08 0.01
6 (40 мм) 2 0.79 0.33 95 ± 9 53 ± 3 0.00 0.11 0.81 0.06 0.01
3 0.81 0.31 96 ± 11 54 ± 4 0.00 0.10 0.84 0.05 0.00
4 0.76 0.34 96 ± 10 54 ± 4 0.01 0.11 0.81 0.06 0.00
Следует отметить, что величина среднего диаметра пор D различается как в пределах одного образца (в образцах 2, 3 и 6), так и между образцами. Однако никакой корреляции с размерами анодируемой площади или расстояния от центра образца выявлено не было. В первую очередь, такое различие в диаметрах пор можно объяснить зависимостью кинетики процесса анодирования от кристаллографии алюминиевой подложки. Как было выявлено в [22], существует разница в экспериментальных активационных барьерах, которые соответствуют энергиям высвобождения атомов алюминия с поверхности металла в оксидный слой. Абсолютные значения энергий активации анодирования алюминия в растворяющих электролитах по оценкам авторов [22] составляют порядка ~ 0.5 эВ. В связи с чем наблюдается различие скоростей окисления, а также растворения (для растворяющих электролитов, каким является используемый в работе раствор щавелевой кислоты для АОА), для алюминиевых поверхностей с разными кристаллографическими индексами. Очевидно, что с увеличением длительности анодирования различия в пористой структуре для разных ориентаций поверхности алюминия будут увеличиваться. Кроме того, по данным работы [24], влияние кристаллографической ориентации алюминиевой подложки на скорость окисления алюминия и формирования плёнки АОА в 0.3 М растворе щавелевой кислоты при 0 °С зависит от приложенного напряжения. В случае анодирования при 40 В различие скорости формирования АОА на гранях (100) и (111) отличается на 9 %, при этом различие в эффективном показателе преломления не превышает 1 %, что указывает на близкие значения усредненной по толщине пористости. Для образцов с разным диаметром пор, но одинаковым Dint, пористость будет отличаться, что приведёт к различию в показателе преломления. Данные отличия могут быть важны при использовании АОА в оптических
устройствах. Для приближения гексагонального упорядочения пористой структуры пористость можно оценить по формуле:
6 \ош)
Так, в нашем случае, например, для образца 3 в областях 2 и 4, по крайней мере, в приповерхностном слое, пористость составляет 25 % и 16 %, соответственно (см. рис. 4 а, Ь), что достаточно существенно для изменения оптических свойств плёнки АОА.
Рис. 4. Сравнение РЭМ-изображений области № 2 - (а) и № 4 - (b) для образца 3. Метка на РЭМ-изображениях соответствует 500 нм
Fig. 4. Comparison of SEM images of region No. 2 (a) and No. 4 (b) for sample 3. The line on the SEM images corresponds to 500 nm
Помимо разных скоростей окисления и растворения поверхности алюминия с отличающимися кристаллографическими индексами, наблюдаемый разброс величины Б может быть вызван попаданием анализируемых областей на границы зёрен. В результате разной скорости окисления, алюминиевая подложка становится неровной. Одни зёрна становятся ниже других, а переходные области между зёрнами отклоняются от макроскопической плоскости подложки. Благодаря этому можно невооруженным глазом наблюдать зёренную структуру на поверхности АОА (рис. 5, а). Стоит отметить, что энергии активации формирования и растворения АОА не равны друг другу, по крайней мере, в растворах серной и селеновой кислот [25], поэтому температура оказывает влияние на соотношение скоростей формирования и растворения АОА.
Необходимо отметить, что в ряде случаев такой разброс не приводит к существенным изменениям функциональных свойств, что было подтверждено при исследовании покрытий железа и оксида железа, синтезированных с использованием АОА [26]. Однако, для более прецизионного контроля диаметров пор, необходимо использовать монокристаллический алюминий с определенной ориентацией кристаллографических плоскостей.
При анализе РЭМ-изображений было обнаружено, как уже упоминалось выше, что для всех образцов и для всех анализируемых областей наблюдается высокая степень упорядочения и узкие распределения по размерам диаметров пор и расстояний между центрами пор. Однако исключение составляют области, где образец прижимался резиновым уплотнением. Как можно видеть на рис. 5 с, оксид в этих участках имеет сильно разупорядоченную структуру в сравнении с остальной площадью образца (рис. 5 Ь). Протяженность такой «переходной» области по нашим оценкам, сделанным при помощи РЭМ-изображений, составляет порядка нескольких мкм. Объясняется это плохим доступом электролита к такой области образца. Фактически, можно сказать, что вблизи границы, куда уже не проникает электролит, прошёл момент зарождения пор, и в момент выключения тока их рост продолжался еще какое-то время, что было показано в работе [27].
Таким образом, можно предположить, что рост пор вблизи границы происходил медленнее по сравнению с остальной площадью образца, с чем и связана низкая степень упорядочения пористой структуры на таких участках.
Рис. 5. Фото образца № 6, иллюстрирующее наличие четко выраженной зёренной структуры пленки пористого оксида алюминия - а). На рисунке выделены области и соответствующие им РЭМ-изображения: b) - область с высокой упорядоченностью; с) - область с низкой упорядоченностью.
Метка на РЭМ-изображениях соответствует 500 нм
Fig. 5. Photo of sample No. 6, illustrating the presence of a clearly defined grain structure of a porous aluminum oxide film - a). The figure highlights the areas and their corresponding SEM images: b) - a highly ordered area; c) - an area with low order. The line on the SEM images corresponds to 500 nm
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведена методическая проработка вопросов масштабирования двухстадийного подхода для получения образцов пленок пористого оксида алюминия с различной площадью от 38.47 до 1256 мм2, задаваемой диаметром отверстия используемой нижней крышки ячейки, при синтезе с использованием электрохимических ячеек «прижимного» типа. Статистический анализ параметров пористой структуры показал, что для всех образцов и для всех анализируемых областей наблюдается высокая степень упорядочения, соответствующая двумерной гексагональной решетке. Также, вне зависимости от анализируемой области, все образцы имеют узкие распределения по размерам D и Dint с разбросом значений, не превышающим 10 %. При этом Dint в пределах доверительного интервала во всех случаях одинаковы, но величина среднего диаметра пор D может различаться как в пределах одного образца, так и между образцами на величину порядка ± 10 нм (что составляет порядка 20 - 25 %). Такое различие связано с разной скоростью окисления и растворения для алюминиевых поверхностей с отличными кристаллографическими индексами. Для более прецизионного контроля диаметров пор по всей площади образца необходимо использовать монокристаллический алюминий с определенной ориентацией кристаллографических плоскостей.
Исследования выполнены в рамках исследовательской части работ по соглашению № 075-15-2021-1351 с Министерством науки и высшего образования РФ с использованием оборудования ЦКП "Центр физических и физико-химических методов анализа, исследования свойств и характеристик поверхности, наноструктур, материалов и изделий" УдмФИЦ УрО РАН.
The studies were carried out as part of the research part of the work under the agreement no. 075-15-2021-135 of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation. Equipment of Core shared research facilities "Center of physical and physical-chemical methods of analysis, investigations of properties and characteristics surface, nanostructures, materials and samples" of UdmFRC UB RAS have been used.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Poinern G.E.J., Ali N., Fawcett D. Progress in Nano-Engineered Anodic Aluminum Oxide Membrane Development // Materials, 2011, vol. 4, pp. 487-526. https://doi.org/10.3390/ma4030487
2. Michalska-Domanska M., Dhoble S. J. Quantum dots made with using of anodic aluminum oxide template: Fabrication and application // Quantum Dots, 2023, pp. 215-233. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85278-4.00021 -0
3. Lu M., Chen Y., Lu Z., Xu C., Qiu Z., & Wang Y. A novel biosensor based on AAO nanochannels modified with ZnS nanostructure for sensitive detection of tetracycline // Inorganic Chemistry Communications, 2022, 109795. https://doi.org/10.1016/j .inoche.2022.109795
4. Liu S., Tian J., Zhang W. Fabrication and application of nanoporous anodic aluminum oxide: A review // Nanotechnology, 2021, vol. 32, 222001. http://dx.doi.org/10.1088/1361-6528/abe25f
5. Valeev R., Romanov E., Deev A., Beltukov A., Napolski K., Eliseev A., Krylov P., Mezentsev N., Kriventsov V. Synthesis of ZnSe semiconductor nanodot arrays by templated PVD // Physica Status Solidi C, 2010, vol. 7, no. 6, pp. 1539-1541. https://doi.org/10.1002/pssc.200983263
6. Napolskii K. S., Roslyakov I. V., Eliseev A. A., Petukhov D. I., Lukashin A. V., Chen S.-F., Liu C.-P., Tsirlina G. A. Tuning the microstructure and functional properties of metal nanowire arrays via deposition potential // Electrochimica Acta, 2011, vol. 56, no. 5, pp. 2378-2384. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2010.12.013
7. Petukhov D. I., Napolskii K. S., Berekchiyan M. V., Lebedev A. G., Eliseev A. A. Comparative Study of Structure and Permeability of Porous Oxide Films on Aluminum Obtained by Single- and Two-Step Anodization // Applied Materials & Interfaces, 2013, vol. 5, no. 16, pp. 7819-7824. https://doi.org/10.1021/am401585q
8. Md Jani A. M., Losic D., & Voelcker N. H. Nanoporous anodic aluminium oxide: Advances in surface engineering and emerging applications // Progress in Materials Science, 2013, vol. 58, no. 5, pp. 636-704. https://doi.org/10.1016/j .pmatsci.2013.01.002
9. Manzoor S., Ashraf M. W., Tayyaba S., Tariq M. I., Hossain M. K. Recent Progress of Fabrication, Characterization, and Applications of Anodic Aluminum Oxide (AAO) Membrane: A Review // Computer Modeling in Engineering & Sciences, 2023, vol. 135, no. 2, pp. 1007-1052. https://doi.org/10.32604/cmes.2022.022093
10. https://www.fc.up.pt/pessoas/jearaujo/index ficheiros/alumin a.htm (дата обращения 05.07.2023).
REFERENCES
1. Poinern G.E.J., Ali N., Fawcett D. Progress in Nano-Engineered Anodic Aluminum Oxide Membrane Development. Materials, 2011, vol. 4, pp. 487-526. https://doi.org/10.339Q/ma4Q3Q487
2. Michalska-Domanska M., Dhoble S. J. Quantum dots made with using of anodic aluminum oxide template: Fabrication and application. Quantum Dots, 2023, pp. 215-233. https://doi.org/10.1Q16/B978-0-323-85278-4.00Q21 -0
3. Lu M., Chen Y., Lu Z., Xu C., Qiu Z., & Wang Y. A novel biosensor based on AAO nanochannels modified with ZnS nanostructure for sensitive detection of tetracycline. Inorganic Chemistry Communications, 2022, 109795. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2022.109795
4. Liu S., Tian J., Zhang W. Fabrication and application of nanoporous anodic aluminum oxide: A review. Nanotechnology, 2021, vol. 32, 222001. http://dx.doi.org/10.1088/1361-6528/abe25f
5. Valeev R., Romanov E., Deev A., Beltukov A., Napolski K., Eliseev A., Krylov P., Mezentsev N., Kriventsov V. Synthesis of ZnSe semiconductor nanodot arrays by templated PVD. Physica Status Solidi C, 2010, vol. 7, no. 6, pp. 1539-1541. https://doi.org/10.1002/pssc.200983263
6. Napolskii K. S., Roslyakov I. V., Eliseev A. A., Petukhov D. I., Lukashin A. V., Chen S.-F., Liu C.-P., Tsirlina G. A. Tuning the microstructure and functional properties of metal nanowire arrays via deposition potential. Electrochimica Acta, 2011, vol. 56, no. 5, pp. 2378-2384. https://doi. org/10.1016/j .electacta.2010.12.013
7. Petukhov D. I., Napolskii K. S., Berekchiyan M. V., Lebedev A. G., Eliseev A. A. Comparative Study of Structure and Permeability of Porous Oxide Films on Aluminum Obtained by Single- and Two-Step Anodization. Applied Materials & Interfaces, 2013, vol. 5, no. 16, pp. 7819-7824. https://doi.org/10.1021/am401585q
8. Md Jani A. M., Losic D., & Voelcker N. H. Nanoporous anodic aluminium oxide: Advances in surface engineering and emerging applications. Progress in Materials Science, 2013, vol. 58, no. 5, pp. 636-704. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.01.002
9. Manzoor S., Ashraf M. W., Tayyaba S., Tariq M. I., Hossain M. K. Recent Progress of Fabrication, Characterization, and Applications of Anodic Aluminum Oxide (AAO) Membrane: A Review. Computer Modeling in Engineering & Sciences, 2023, vol. 135, no. 2, pp. 1007-1052. https://doi.org/10.32604/cmes.2022.022093
10. https://www.fc.up.pt/pessoas/jearaujo/index ficheiros/alum ina.htm (accessed July 5, 2023).
11. http ://what-when-how. com/nano science-and-nanotechnology/structural-and-optical-anisotropy-in-nanoporous-anodic-aluminum-oxide-part-lnanotechnology (дата обращения 05.07.2023).
12. Valeev R., Vakhrushev A., Fedotov A., Petukhov D., Nanostructured Semiconductors in Porous Alumina Matrices: Modeling, Synthesis, and Properties. Apple Academic Press, Oakville, Canada, 2019. 284 p.
13. Zhou F., Al-Zenati A. K. M., Baron-Wiechec A., Curioni M., Garcia-Vergara S. J., Habazaki H., Skeldon P., Thompson G. E. Volume Expansion Factor and Growth Efficiency of Anodic Alumina Formed in Sulphuric Acid // Journal of the Electrochemical Society, 2011, vol. 158, no. 6., pp. C202-C214. http://dx.doi.org/10.1149/1.3578028
14. Валеев Р. Г., Петухов Д. И., Чукавин А. И., Бельтюков А. Н. Светоизлучающие нанокомпозиты на основе ZnS:Cu, осажденного в матрицы пористого анодного Al2O3 // Физика и техника полупроводников. 2016. Т. 50,
№ 2. С. 269-273.
15. Чукавин А. И., Валеев Р. Г., Бельтюков А. Н. Оптические свойства наноструктур твердых растворов ZnSXSe1.X, внедренных в матрицы пористого Al2O3 // Химическая физика и мезоскопия. 2019. Т. 21, № 2. С. 311-324. https://doi.org/10.15350/17270529.2019.2.34
16. Бельтюков А. Н., Чукавин А. И. Формирование наноструктурированных покрытий золота на пористом оксиде алюминия с плазмонным откликом в видимой области спектра // Химическая физика и мезоскопия. 2022. Т. 24, № 3. С. 344 -355. https://doi.Org/10.15350/17270529.2022.3.28
17. Masuda H., Fukuda K. Ordered metal nanohole arrays made by a two-step replication of honeycomb structures of anodic alumina // Science, 1995, vol. 268, iss. 5216, pp. 1466-1468. https://doi.org/10.1126/science.268.5216.1466
18. Schneider C. A., Rasband W. S., & Eliceiri K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis // Nature Methods,
2012, vol. 9(7), pp. 671-675. https://doi.org/10.1038/nmeth.2089
19. Петухов Д. И., Валеев Р. Г., Решетников С. М. Пористые анодные оксиды алюминия и титана: структура, свойства, синтез. Ижевск: Издательский центр «Удмуртский университет», 2018. 122 с.
20. Sack J. R. and Urrutia J. Handbook of Computational Geometry, 1st Edition, Kindle Edition, North Holland; 1999. 2140 p.
21. Borba J. R., Brito C., Migowski P., Vale T. B., Stariolo D. A., Teixeira S. R., Feil A. F. Quantitative Characterization of Hexagonal Packings in Nanoporous Alumina Arrays: A Case Study // The Journal of Physical Chemistry C,
2013, vol. 117(1), pp. 246-251. https://doi.org/10.1021/jp308542d
22. Roslyakov I. V., Koshkodaev D. S., Eliseev A. A., HermidaMerino D., Ivanov V. K., Petukhov A. V., Napolskii K. S. Growth of Porous Anodic Alumina on Low-Index Surfaces of Al Single Crystals // The Journal of Physical Chemistry C, 2017, vol. 121, no. 49, pp. 27511-27520. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b09998
11. http://what-when-how.com/nanoscience-and-nanotechnology/structural-and-optical-anisotropy-in-nanoporous-anodic-aluminum-oxide-part-1nanotechnology (accessed July 5, 2023).
12. Valeev R., Vakhrushev A., Fedotov A., Petukhov D., Nanostructured Semiconductors in Porous Alumina Matrices: Modeling, Synthesis, and Properties. Apple Academic Press, Oakville, Canada, 2019. 284 p.
13. Zhou F., Al-Zenati A. K. M., Baron-Wiechec A., Curioni M., Garcia-Vergara S. J., Habazaki H., Skeldon P., Thompson G. E. Volume Expansion Factor and Growth Efficiency of Anodic Alumina Formed in Sulphuric Acid. Journal of the Electrochemical Society, 2011, vol. 158, no. 6., pp. C202-C214. http://dx.doi.org/10.1149/1.3578028
14. Valeev R. G., Petukhov D. I., Chukavin A. I., Beltiukov A. N. Light-emitting nanocomposites on the basis of ZnS:Cu deposited into porous anodic Al2O3 matrices. Semiconductors, 2016, vol. 50, no. 2, pp. 266-270. https://doi. org/10.1134/S1063782616020275
15. Chukavin A. I., Valeev R. G., Bel'tyukov A. N. Opticheskie svoystva nanostruktur tverdykh rastvorov ZnSXSe1-X, vnedrennykh v matritsy poristogo Al2O3 [Optical properties of ZnSxSe1-x nanostructures, embedded in Al2O3 porous matrix]. Khimicheskayafizika i mezoskopiya [Chemical Physics and Mesoscopy], 2019, vol. 21, no. 2, pp. 311-324. (In Russian). https://doi.org/10.15350/17270529.2019.2.34
16. Bel'tyukov A. N., Chukavin A. I. Formirovanie nanostrukturirovannykh pokrytiy zolota na poristom okside alyuminiya s plazmonnym otklikom v vidimoy oblasti spectra [Formation of nanostructured gold coatings on porous alumina with plasmon response in the visible spectral region. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya [Chemical Physics and Mesoscopy], 2022, vol. 24, no. 3, pp. 344-355. (In Russian). https://doi.org/10.15350/17270529.2022.3.28
17. Masuda H., Fukuda K. Ordered metal nanohole arrays made by a two-step replication of honeycomb structures of anodic alumina. Science, 1995, vol. 268, iss. 5216, pp. 14661468. https://doi.org/10.1126/science.268.5216.1466
18. Schneider C. A., Rasband W. S., & Eliceiri K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Methods, 2012, vol. 9(7), pp. 671-675. https://doi.org/10.1038/nmeth.2089
19. Petukhov D. I., Valeev R. G., Reshetnikov S. M. Poristye anodnye oksidy alyuminiya i titana: struktura, svoystva, sintez [Porous anodic aluminum and titanium oxides: structure, properties, synthesis]. Izhevsk: Izdatel'skiy tsentr "Udmurtskiy universitet" Publ., 2018. 122 p.
20. Sack J. R. and Urrutia J. Handbook of Computational Geometry, 1st Edition, Kindle Edition, North Holland; 1999. 2140 p.
21. Borba J. R., Brito C., Migowski P., Vale T. B., Stariolo D. A., Teixeira S. R., Feil A. F. Quantitative Characterization of Hexagonal Packings in Nanoporous Alumina Arrays: A Case Study. The Journal of Physical Chemistry C, 2013, vol. 117(1), pp. 246-251. https://doi.org/10.1021/jp308542d
22. Roslyakov I. V., Koshkodaev D. S., Eliseev A. A., Hermida-Merino D., Ivanov V. K., Petukhov A. V., Napolskii K. S. Growth of Porous Anodic Alumina on Low-Index Surfaces of Al Single Crystals. The Journal of Physical Chemistry C, 2017, vol. 121, no. 49, pp. 27511-27520. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b09998
23. Zaraska L., Sulka G. D., Szeremeta J., Jaskula M. Porous anodic alumina formed by anodization of aluminum alloy (AA1050) and high purity aluminum // Electrochimica Acta, 2010, vol. 55, no. 14, pp. 4377-4386. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2009.12.054
24. Kushnir S. E., Kuznetsov M. E., Roslyakov I. V., Lyskov N. V., Napolskii KS. Mosaic of Anodic Alumina Inherited from Anodizing of Polycrystalline Substrate in Oxalic Acid // Nanomaterials, 2022, vol. 12, no. 24, 4406, https://doi.org/10.3390/nano12244406
25. Садыков А. И., Леонтьев А. П., Кушнир С. Е., Лукашин А. В., Напольский К. С. Кинетика формирования и растворения анодного оксида алюминия в электролитах на основе серной и селеновой кислот // Журнал неорганической химии. 2021. T. 66, № 2. С. 265-273, https://doi.org/10.31857/S0044457X21020185
26. Валеев Р. Г., Чукавин А. И., Бельтюков А. Н., Петков А. А. Структура и магнитные свойства покрытий железа, осажденных на пористый оксид алюминия магнетронным методом // X Международная научная конференция «Актуальные проблемы физики твердого тела»: Сборник тезисов. 2023 г., г. Минск, Беларусь. C. 519.
27. O'Sullivan J. P., Wood G. C. Morphology and Mechanism of Formation of Porous Anodic Films on Aluminium // Proceedings of the Royal Society of London Series A-Mathematical and Physical Sciences, 1970, vol. 317, no. 1531, pp. 511-543, https://doi.org/10.1098/rspa.1970.0129
23. Zaraska L., Sulka G. D., Szeremeta J., Jaskula M. Porous anodic alumina formed by anodization of aluminum alloy (AA1050) and high purity aluminum. Electrochimica Acta, 2010, vol. 55, no. 14, pp. 4377-4386. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2009.12.054
24. Kushnir S. E., Kuznetsov M. E., Roslyakov I. V., Lyskov N. V., Napolskii KS. Mosaic of Anodic Alumina Inherited from Anodizing of Polycrystalline Substrate in Oxalic Acid. Nanomaterials, 2022, vol. 12, no. 24, 4406, https://doi.org/10.33 90/nano 12244406
25. Sadykov A. I., Leontev A. P., Kushnir S. E.,
Lukashin A. V., Napolskii K. S. Kinetics of the formation and dissolution of anodic aluminum oxide in electrolytes based on sulfuric and selenic acids. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2021, vol. 66, no. 2, pp. 258-265, https://doi. org/10.1134/S0036023621020182
26. Valeev R. G., Chukavin A. I., Bel'tyukov A. N.,
Petkov A. A. Struktura i magnitnye svoystva pokrytiy zheleza, osazhdennykh na poristyy oksid alyuminiya magnetronnym metodom [Structure and magnetic properties of iron coatings deposited on porous aluminum oxide by the magnetron method].XMezhdunarodnaya nauchnaya konferentsiya "Aktual'nyeproblemy fiziki tverdogo tela": Sbornik tezisov [International scientific conference "Actual problems of solid state physics". Collection of abstracts]. 2023, Minsk, Belarus'. p. 519. (In Russian).
27. O'Sullivan J. P., Wood G. C. Morphology and Mechanism of Formation of Porous Anodic Films on Aluminium. Proceedings of the Royal Society of London Series A-Mathematical and Physical Sciences, 1970, vol. 317, no. 1531, pp. 511-543, https://doi.org/10.1098/rspa.1970.0129
Поступила 30.07.2023; после доработки 10.08.2023; принята к опубликованию 16.10.2023 Received July 30, 2023; received in revised form August 10, 2023; accepted October 16, 2023
Информация об авторах
Валеев Ришат Галеевич, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, УдмФИЦ УрО РАН, Ижевск, Российская Федерация, email: rishatvaleev@udman. ru.
Чукавин Андрей Игоревич, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, УдмФИЦ УрО РАН, Ижевск, Российская Федерация, e-mail: chukavin @udman. ru
Information about the authors
Rishat G. Valeev, Cand. Sci. (Phys.-Math.), Leading Researcher, Udmurt Federal Research Center UB RAS, Izhevsk, Russian Federation, e-mail: rishatvaleev@udman. ru.
Andrey I. Chukavin, Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Researcher, Udmurt Federal Research Center UB RAS, Izhevsk, Russian Federation, chukavin@udman.ru
