Новая химия » Электрохимическое осаждение пленок » Газовое анодирование

Газовое анодирование

Страница 2

Подложки при нанесении пленок оказывают не только кристаллографическое ориентирующее действие, но и топологическое, связанное с кривизной поверхностных неровностей подложек. Т.к. над выпуклой поверхностью микровыступов давление паров выше, а кристаллиты новой фазы могут иметь ось быстрого роста, то при конденсации вещества кристаллиты могут быть ориентированы одной из своих кристаллографических осей по нормали к этим локальным выступам рельефа (Рисунок 5а.). Аналогичным образом может происходить рост кристаллитов при наличии жидкой фазы. Поскольку в соответствии с уравнение Кельвина ln(C1/C)=2s жидк.-тв./r крист.RTr1 растворимость более мелких кристаллитов (С1) c радиусом r1 выше, то эти вновь возникающие частицы с различной ориентацией могут поставлять материал для преимущественного роста уже сориентированных более крупных соседей. Данное явление используют практически для синтеза текстурированных или даже близких к эпитаксиальным пленок. Получение кристаллографической ориентации на искусственно созданных микрошероховатостях заданного профиля на подложках получило название графоэпитаксии (Рисунок 5б.).

Рисунок 5. Примеры ориентации кристаллитов и графоэпитаксии сложнооксидной пленки

а – кристаллиты

ориентированы

б - пример

графоэпитаксии

Физикохимия получения пленочных покрытий

Получение пленочных покрытий сопровождается рядом специфических явлений, из них следует выделить последовательность процессов формирования пленок, в частности конденсационных:

1. Процесс получения пленок начинается с осаждения (адсорбции) т.н. адатомов. В условиях равновесия с газовой средой количество сорбируемых в единицу времени атомов, молекул или ионов равно количеству десорбируемых. Местами на поверхности подложки, где в первую очередь происходит сорбция, являются участки локальных энергетических максимумов, например, узлы кристаллической решетки, что приводит к наиболее существенному выигрышу уменьшения свободной энергии поверхности. Силами, удерживающими частицы, могут быть в зависимости от их природы и характера поверхности дисперсионные взаимодействия Ван-дер-Ваальса, химические – ковалентные или ионные. Адатомы могут быть как фиксированными (при высоких энергиях связи с подложкой), так и подвижными, т.е. перемещаться от одного локального энергетического максимума к другому за счет градиента, например, химического потенциала. Последнее явление облегчает протекание последующих стадий образования пленки.

2. Далее возникают за счет ассоциации нескольких адатомов двухмерные островковые неструктурные образования, которые также в принципе могут обладать подвижностью. В условиях равновесия могут иметься докритические и сверхкритические островки, первые из которых растворяются и переходят в отдельные адатомы или десорбируются, вторые способны к дальнейшему росту.

3. Происходит коалесценция островков с образованием структурных зародышей, например, 4х4, 5х5 и т.д. узлов кристаллической решетки новой фазы. По различным теоретическим представлением размер структурных зародышей довольно значительно различается.

4. Образуются каналы свободной поверхности подложки за счет смыкания между собой структурных зародышей с дальнейшим формированием кристаллической структуры покрытия (Рисунок 6.).

5. Возникают отдельные поверхностные поры без покрытия, которые перекрываются в последнюю очередь с образованием сплошной пленки.

6. Происходит конденсация последующих слоев пленки, которая в конечном итоге при продолжении процесса переходит в трехмерное образование. На этом этапе последующие слои осаждаются, в принципе подчиняясь тем же закономерностям, что и первичные.

а б

в г

Рисунок 6. Стадии заполнения поверхности подложки оксидом меди при пиролизе раствора нитрат меди - поливиниловый спирт (600оС, 100х)

В процессе образования зародышей новой фазы как энергетический критерий возможности протекания процессов используется свободная энергия Гиббса. Имеется её три составные части: объёмная, поверхностная и упругой деформации, обусловленная структурными изменениями твердого тела. Первые два фактора наиболее значимы. Объёмная составляющая:

Страницы: 1 2 3 4

Еще по теме:

Основные направления поиска и создания лекарственных веществ
Создание лекарственного препарата – длительный процесс, включающий несколько основных этапов – от прогнозирования до реализации в аптеке [3, 18]. В создании новых ЛС участвуют представители многих профессий: химики, биологи, фармацевты (провизоры), фармакологи, токсиколога, врачи-клиницисты. Однако ...

Определение спирта, действительного экстракта и расчет сухих веществ в начальном сусле
Содержание массовой доли спирта и действительного экстракта находят дистилляционным или рефрактометрическим методами. Дистилляционный метод основан на отгонке спирта из навески пива и определении относительной плотности дистиллята и остатка пива после отгонки. Оборудование: весы аналитические с наи ...

Классификация химических реакций по различным признакам
Разнообразие химических реакций, количество которых не поддается подсчетам, невозможно охватить единой универсальной классификацией, поэтому их разделяют по определенным общим признакам. Под любой из таких признаков могут быть отнесены реакции, как между неорганическими, так и между органическими в ...

Идеи алхимии


Идеи алхимии

Алхимия - своеобразное явление культуры, особенно широко распространённое в Западной Европе в эпоху позднего средневековья. Слово «алхимия» производят от арабского алькимия, которое восходит к греческому chemeia, от cheo — лью, отливаю.

Категории

Copyright © 2018 - All Rights Reserved - www.chemitradition.ru
Copyright © 2023 - All Rights Reserved - www.chemitradition.ru