Новая химия » Электрохимическое осаждение пленок » Газовое анодирование

Газовое анодирование

Страница 3

где n – количество молей сконденсированного вещества; V/Vm – отношение объёма этого вещества к его мольному объёму.

Поверхностная:

DGW =gW ,

где g - поверхностное натяжение конденсируемой твердой фазы;  - площадь её поверхности.

При давлении пара над поверхностью зародыша меньше давления насыщенных паров над плоской поверхностью (P<Pнас.=Pбеск ) будет mконд >mпара и самопроизвольной гомогенной конденсации новой фазы происходить не будет из-за DG >0. Гомогенной конденсацией называется выделение вещества на собственных, возникающих на поверхности зародышах, в отличие от гетерогенного процесса, когда новая фаза конденсируется на уже имеющихся центрах, например, частицах пыли и пр. При условии пересыщения (P>Pнас.=Pбеск ) будем иметь mконд<mпара и возникновение новой фазы зависит от поверхностной составляющей энергии, т.е. от размеров зародыша, определяющих поверхностную энергию. Для сферического зародыша:

Для исследования зависимости энергии Гиббса от размера зародыша r с целью установления наличия её экстремумов приравниваем производную к нулю:

,

тогда *

Выразив химические потенциалы через давление паров, получим

**,

что совпадает с уравнением Кельвина. Pпара кр. должно быть равно давлению насыщенного пара над поверхностью зародыша с размером rкр. Определим знак экстремума (max или min), найдя вторую производную функции:

.

Отрицательный знак второй производной свидетельствует о том, что DG=¦(r) проходит через точку максимума (Рисунок 7.), в которой наблюдается неустойчивое равновесие между двумя фазами: слева от максимума выгоднее испарение зародышей, а справа – их выделение. Для точки максимума:

***

Рисунок 7. Зависимость энергии Гиббса от размера зародыша кристалла

Энергия Гиббса образования критических зародышей при гомогенной конденсации равна 1/3 поверхностной энергии зародыша, остальные 2/3 компенсируются химической составляющей, обусловленной фазовым переходом. Подставим теперь rкр. из уравнений * и ** в ***:

Таким образом энергия образования зародыша зависит как от его поверхностной энергии, так и от степени пересыщения пара. При большой степени пересыщения возникает много центров конденсации, а при небольшой – немного центров на которых могут вырасти более крупные зародыши и далее кристаллиты новой фазы.

Получаемые на различных подложках пленки, в т.ч. проходящие термообработку для окончательного формирования заданных фаз и их свойств, могут иметь и различные типы сцепления с поверхностью:

· -механическое с относительно слабыми Ван-дер-Ваальсовыми взаимодействиями (может быть характерно для инертных носителей);

· -монослой-монослойное (электронный обмен только между прилегающими поверхностями с возникновением химических связей, например водородных);

· -химическое ионное или ковалентное в поверхностных монослоях;

· -псевдодиффузионное с односторонним внедрением компонентов пленки в подложку;

· -диффузионное со взаимодиффузией компонентов и образованием объёмной переходной зоны;

· -взаимодействие с образованием новой фазы между пленкой и подложкой.

Внутрислойный синтез фаз пленки (трехмерный вариант) в зависимости от соотношения её толщины и размеров исходных частиц может осуществляться в режиме, приближающемся к синтезу керамики (рисунок 8.) по модели сферических или цилиндрических частиц, и кинетика такого синтеза в принципе может быть описана соответствующими уравнениями. Помимо этого возможен межслойный синтез из исходных слоев разного состава или синтез пленки между первоначальным покрытием и подложкой. Такой процесс описывается в зависимости от его лимитирующей стадии уравнениями типа dm=Kt.

Рисунок 8.

Варианты синтеза сложных оксидов: а - внутрислойный синтез б - внутрислойый синтез с квазициллиндрическими частицами в - межслойный синтез г - синтез между подложкой и пленкой

Страницы: 1 2 3 4

Еще по теме:

Определение массовой концентрации сложных эфиров
Массовую концентрацию сложных эфиров в водке определяют фотоэлектроколориметрическим методом, который основан на измерении интенсивности окраски, полученной в процессе реакции хлорида железа с гидроксамовой кислотой, образующейся в результате взаи­модействия сложных эфиров испытуемой водки с гидрох ...

Методы качественной идентификации флавоноидов
Для обнаружения различных видов флавоноидов используются качественные реакции. Они необходимы для подтверждения нахождения той или иной структуры на этапе идентификации флавоноидов. Наиболее характерными реакциями являются следующие: 1) Цианидиновая проба (проба Шинода) Общей реакцией на флавоноидн ...

История открытия скандия
скандий атом квантовый минерал Впервые существование скандия предсказал Д.И. Менделеев. На основании периодического закона он пришел к убеждению, что бора и алюминия кроме галлия должен существовать еще один аналог – экабор. В 1871 году в статье «Периодическая законность химических элементов» Д.И. ...

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