Диффузия через тонкие слои окислов

Окисный слой образуется в результате диффузии ионов тантала в тонкую окисную пленку, всегда присутствующую на поверхности раздела фаз. Структуру запирающего слоя электрохимически можно представить как анод на границе металл 1 окисел и катод на границе окисел [электролит, а окисный слой — как биполярный электрод , на котором происходит реакция между ионами тантала, диффундирующими через окисную пленку, и адсорбированными ионами кислорода. Предполагается, что часть неподвижных, избыточных ионов тантала встроена -в решетку окисла ( заморожена ) [77]. [c.455]

Механизм, который предложили Кабрера и Мотт (J949 г.), исходит и из существования на металле образовавшейся в процессе хемосорбции кислорода пленки, в которой ионы и электроны движутся независимо друг от друга. При низких температурах диффузия ионов через пленку затруднена, в то время как электроны могут проходить через тонкий еще слой окисла либо благодаря термоионной эмиссии, либо, что более вероятно, вследствие туннельного эффекта (квантово-механического процесса, при котором для электронов с максимальной энергией, меньшей, чем это требуется для преодоления барьера, все же характерна конечная вероятность того, что они преодолеют этот барьер, т. е. пленку), обусловливающего высокую проводимость окисной пленки при низких температурах. При этом на поверхности раздела металл— окисел образуются катионы, и на поверхности раздела окисел— газ—анионы кислорода (или другого окислителя). Таким образом, внутри окисной пленки создается сильное электрическое поле, благодаря которому главным образом ионы и проникают через пленку, скорость роста которой определяется более медленным, т. е. более заторможенным, процессом. [c.48]

По нормали к весьма тонкому слою окисла создается очень сильное электрическое поле. Так как потенциал окисления имеет порядок 1 В, то по нормали к пленке, имеющей толщину нм (10 А),, создается поле 10 В/нм. Под действием такого поля можно ожидать рост толщины окисла. Ионы металла протягиваются чере пленку. С утолщением пленки влияние поля быстро уменьшается и становится едостаточйым для дальнейшего роста. При отсутствии, подвода тепловой энергии, достаточной для поддержания непрерывного роста за счет диффузии ионов в условиях градиента концентрации в пленке, скорость окисления упадет очень быстро. Конечная толщина пленки при комнатной температуре составит 1—4 нм (10- 0 А), что соответствует обычному порядку толщины. Примерно через месяц утолщение практически прекращается> При повышении температуры окисления конечная толщина будет возрастать, но если рост вызван наличием сильного электрического поля, то окисел никогда не будет быстро расти. Выше некоторой [c.19]

При изучении роста очень тонких пленок необходимо принимать во внимание возможность ограничения скорости роста процессами переноса по поверхности пленки, а не переносом через пленку. Процессы переноса по поверхности в свою очередь зависят от распределения потенциала в пленке вблизи поверхности. Известным примером такого рода эффектов служит окисление алюминия, когда после образования нескольких первых слоев скорость падает до очень низкого значения. То же наблюдается и при окислении некоторых других металлов. Скорость окисления алюминия определяется стадией перехода алюминия в виде ионов через границу раздела металл—окисел в междоузлия решетки окисла. Согласно теории, при переходе иона металла с поверхности металла в междоузлие окисла, связанного с металлом, ион металла должен преодолеть потенциальный барьер. Этот барьер намного больше того, который приходится преодолевать иону при переходе из одного междоузлия в другое, так что скорость диффузии в самом окисле не определяет скорости окисления в целом. Вероятность того, что такой переход произойдет, определяется выражением где v —частота колебаний атома, Е —высота барьера. Скорость переходов повышается под действием электрического поля, возникающего в результате адсорбции на внешней поверхности нонов кислорода (отрицательно заряженных), поскольку они притягивают ионы А1 + через слой окисла. Скорость роста пленки дается выражением [c.168]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...