Получение наноразмерных плёнок LiPON высокочастотным магнетронным напылением

Abstract

Описана конструкция лабораторной установки для получения наноразмерных аморфных плёнок фосфор-оксинитрида лития (LiPON) методом высокочастотного магнетронного напыления. Каждый блок установки был модернизирован, чтобы основные параметры напыления (ВЧ-мощность, температура подложки, время напыления, давление рабочего газа) можно было регулировать в широком диапазоне. Установлена взаимосвязь между режимами напыления и микроструктурой плёнок LiPON. Установлено, что полученные плёнки LiPON характеризуются высокой величиной ионной проводимости при комнатной температуре (3,2•10⁻⁶ Ом⁻¹ •см⁻¹) и энергией активации 0,27 эВ. Изготовлен композиционный твёрдый электролит LIPON/LLTO/LIPON, который обладает высокой химической стойкостью при контакте с металлическим литиевым анодом, высокой ионной проводимостью и может быть использован в электрохимических устройствах.

Описано конструкцію лабораторної установки для одержання нанорозмірних, аморфних плівок фосфор-оксинітриду літію (LiPON) методою високочастотного магнетронного напорошення. Кожен блок установки було модернізовано, щоб основні параметри напорошення (ВЧ-потужність, температура підложжя, час напорошення, тиск робочого газу) можна було реґулювати в широкому діяпазоні. Встановлено взаємозв’язок між режимами напорошення та мікроструктурою плівок LiPON. Встановлено, що одержані плівки LiPON характеризуються високою величиною йонної провідности за кімнатної температури (3,2•10⁻⁶ Ом⁻¹ •см⁻¹) та енергією активації у 0,27 еВ. Виготовлено композиційний твердий електроліт LIPON/LLTO/LIPON, який має високу хімічну стійкість при контакті з металевим літієвим анодом, високу йонну провідність і може бути використаний в електрохімічних пристроях.

The construction of laboratory installation for fabrication of nanoscale amorphous films of lithium phosphorus oxynitride (LiPON) by highfrequency magnetron sputtering is described. Each unit of the installation is modified in such a way that the basic parameters of deposition (HF power, substrate temperature, deposition time, pressure of working gas) could be adjusted over a wide range. The relationship between the deposition parameters and the microstructure of the LiPON films is determined. As found, the deposited LiPON films are characterized by a high ionic conductivity at room temperature (3,2•10⁻⁶ Ом⁻¹ •см⁻¹) and conductivity activation energy of 0.27 eV. The fabricated LIPON/LLTO/LIPON composite solid electrolyte has a high chemical stability in contact with a lithium anode, high ionic conductivity, and can be used in electrochemical devices.