Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 83 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

АлтГУ | Барнаул

Составители: 

Рубрика: 

83
В нашей стране анодирование алюминия переменным током исследовали, начиная с
конца 50-х годов, М.М. Лернер (1957) и Л.Л. Одынец (1958). Последним изданы курсы лек-
ций по кинетике анодирования, строению АОП и их электрическим свойствам [67].
Анодирование полупроводников первыми изучали:
Дж.
Девальд
(1957) – антимонида
индия, К.П. Шмитт с В. Мичелем (1957) – кремния. У нас в стране заметный вклад в иссле-
дование процессов анодирования полупроводников лично и совместно с сотрудниками вне-
сли С.О. Изидинов (1962, кремний), Л.Л. Одынец и С.П. Маликова (1966, кремний), Л.Н.
Возмилова (арсенид галлия), И.Н. Сорокин (соединения А
Ш
В
У
), И.Р. Щелпакова (механизм
переноса ионов в АОП), а за рубежом В. Шварц (анодирование GaAs и GaP, 1971), Х. Хазе-
гаева (GaAs, AGW-электролит, 1975), С. Шпак (1977) и другие. Обзор работ по анодирова-
нию полупроводников сделан Л.Н. Возмиловой (1977) [68].
2.6.2. Общие закономерности анодирования
Общий вид анодной кривой, ее анализ.
Для исследования процессов анодирования используют метод потенциодинамической
поляризации анода. На рисунке 2.10 приведен общий вид типичной анодной кривой I, E (трех-
электродная ячейка), которая может быть записана самописцем при потенциодинамической
поляризации анода, способного покрываться пленкой продуктов анодной реакции. Показано
четыре участка,
соответствующие
различным контролирующим
стадиям анодного процесса.
Участок
1
– активное состояние анода. Сначала (участок ab) ток с напряжением растет
по экспоненте, идет анодное растворение материала электрода, процесс контролирует элек-
трохимическая стадия, связанная с ионизацией атомов анода:
i
a
= i
o
exp(α
η
a
nF / RT), (2.55)
а перенапряжение описывается уравнением Тафеля:
η
a
= E
a
– E = a + b lg i
a
. (2.56)
Точка
b на кривой соответствует началу образования на поверхности анода плёнки
продуктов анодной реакции, которые не успевают растворяться и переходить в объем элек-
тролита. Следовательно, на участке
bc падение напряжения между анодом и электродом
сравнения ∆Е
a
(трёхэлектродная ячейка) будет слагаться из активационного перенапряжения
η
a
и падения напряжения в анодной пленке ∆U
f:
∆E
a
=
η
a
+ ∆U
f
(f – film). Оно немного, но от-
личается от общего напряжения U на ячейке, так как часть последнего падает в объеме электро-
лита IR
el
и на границе катод – электролит
η
k
:
U =
η
a
+
∆
U
f
+ IR
el
+
η
k
. (2.57)
Рис. 2.10. Кривая
I, Е,
отражающая явления
пассивации анода.
1, 2, 3, 4 – участки
анодной кривой
     В нашей стране анодирование алюминия переменным током исследовали, начиная с
конца 50-х годов, М.М. Лернер (1957) и Л.Л. Одынец (1958). Последним изданы курсы лек-
ций по кинетике анодирования, строению АОП и их электрическим свойствам [67].
     Анодирование полупроводников первыми изучали: Дж. Девальд (1957) – антимонида
индия, К.П. Шмитт с В. Мичелем (1957) – кремния. У нас в стране заметный вклад в иссле-
дование процессов анодирования полупроводников лично и совместно с сотрудниками вне-
сли С.О. Изидинов (1962, кремний), Л.Л. Одынец и С.П. Маликова (1966, кремний), Л.Н.
Возмилова (арсенид галлия), И.Н. Сорокин (соединения АШВУ), И.Р. Щелпакова (механизм
переноса ионов в АОП), а за рубежом В. Шварц (анодирование GaAs и GaP, 1971), Х. Хазе-
гаева (GaAs, AGW-электролит, 1975), С. Шпак (1977) и другие. Обзор работ по анодирова-
нию полупроводников сделан Л.Н. Возмиловой (1977) [68].

     2.6.2. Общие закономерности анодирования

     Общий вид анодной кривой, ее анализ.
     Для исследования процессов анодирования используют метод потенциодинамической
поляризации анода. На рисунке 2.10 приведен общий вид типичной анодной кривой I, E (трех-
электродная ячейка), которая может быть записана самописцем при потенциодинамической
поляризации анода, способного покрываться пленкой продуктов анодной реакции. Показано
четыре участка, соответствующие различным контролирующим стадиям анодного процесса.




                                                                  Рис. 2.10. Кривая I, Е,
                                                                  отражающая явления
                                                                  пассивации анода.

                                                                     1, 2, 3, 4 – участки
                                                                      анодной кривой




     Участок 1 – активное состояние анода. Сначала (участок ab) ток с напряжением растет
по экспоненте, идет анодное растворение материала электрода, процесс контролирует элек-
трохимическая стадия, связанная с ионизацией атомов анода:
     ia = io exp(αηanF / RT),                                                  (2.55)
а перенапряжение описывается уравнением Тафеля:
     ηa = Ea – E = a + b lg ia.                                                (2.56)
      Точка b на кривой соответствует началу образования на поверхности анода плёнки
продуктов анодной реакции, которые не успевают растворяться и переходить в объем элек-
тролита. Следовательно, на участке bc падение напряжения между анодом и электродом
сравнения ∆Еa (трёхэлектродная ячейка) будет слагаться из активационного перенапряжения
ηa и падения напряжения в анодной пленке ∆Uf: ∆Ea = ηa + ∆Uf (f – film). Оно немного, но от-
личается от общего напряжения U на ячейке, так как часть последнего падает в объеме электро-
лита IRel и на границе катод – электролит ηk:
     U = ηa + ∆Uf + IRel + ηk.                                                     (2.57)

                                            83

Страницы