Анодирование алюминия в щелочных электролитах : кинетика образования, морфология и свойства пленок

• Автор: Филяк, Марина Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Современные концепции образования и роста пленок анодного оксида алюминия

1.1 Анодирование алюминия и типы анодных оксидных пленок

1.2 Механизм роста и морфология пленки анодного оксида алюминия

1.2.1 Механизмы образования и роста анодных пленок

1.2.2 Самоорганизация пористой структуры анодного оксида алюминия

1.2.3 Морфология пористых оксидных пленок алюминия

1.3 Влияние режимов анодирования на структуру анодной оксидной пленки

1.4 Особенности формирования анодной пленки в щелочных электролитах

1.5 Применение пленок пористого анодного оксида алюминия 33 Глава 2 Исследование кинетики анодирования алюминия в щелочном электролите
2.1 Подготовка образцов к анодированию. Описание установки анодирования и методов исследования
2.2 Хроноамперометрические измерения
2. 3 Кинетика анодирования в щелочных электролитах
2.4 Объемные изменения в процессе роста анодной пленки на алюминии
Основные выводы по главе 2:
Глава 3 Микрогеометрия поверхности пористого анодного оксида алюминия
3.1. Фрактальные свойства поверхности анодного оксида алюминия
3.2 Использование мультифрактальных представлений при исследовании микрогеометрии поверхности анодной пленки
3.3 Микрогеометрия поверхности анодного оксида алюминия по данным вейвлет-анализа
Основные выводы по главе 3:
Глава 4 Электрофизические и механические свойства анодного оксида алюминия, полученного в щелочных электролитах
4.1 Электрическая прочность
4.2 Удельное сопротивление
4.3 Диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь
4.3 Микротвердость

Основные выводы по главе 4:
Основные результаты и выводы
Список цитируемой литературы

Введение
Актуальность темы
Разработка и получение наноматериалов и нанокомпозитов с заданными физико-химическими свойствами является актуальной проблемой современной науки и техники. Это обусловлено тем, что наноструктуры представляют практический и научный интерес как для понимания фундаментальных электронных, магнитных, оптических, тепловых и механических свойств материалов, имеющих нанометровые размеры, так и с точки зрения создания на их основе приборов с принципиально новыми физическими свойствами.
Эффективным и технологически простым методом синтеза самоорганизованных наноструктурированных материалов с периодическим расположением нанопор на макроскопических поверхностях является процесс анодирования. Наиболее перспективным материалом для создания нанопористых оксидных слоев является алюминий [1 - 6]. В последнее время технология анодирования алюминия стала активно совершенствоваться в связи с возможностью получения пористых пленок с заданной морфологией и, как следствие, с определенными свойствами [7, 9].
Оксидные пленки алюминия находят широкое применение в качестве диэлектрических материалов в приборостроении [61, 62]. Разработана и продолжает совершенствоваться электрохимическая технология создания алюминиевых подложек. Процесс анодирования позволяет получать на поверхности алюминиевой пластины пористый оксид алюминия толщиной от долей до сотен микрометров. Далее поры оксида различными способами заполняются диэлектрическим материалом. Такой оксид, в зависимости от режимов формирования, имеет значение диэлектрической постоянной в пределах от 4 до 9; пробивное напряжение при толщине оксида 200 мкм составляет от 5 до 10 кВ. Анодированные алюминиевые основания могут быть использованы для изготовления гибридных микросхем и многокристальных модулей по любой из известных тонкопленочных и толстопленочных технологий. Применение таких подложек весьма перспективно в
оксида алюминия, заполненные металлом [61]. Данным способом многоостровковые одноэлектронные транзисторы могут создаваться одновременно на всей пластине и даже на партии пластин групповым способом, как и традиционные полупроводниковые схемы.
Автоэмиссионные катоды (холодные эмиттеры) — это источники электронов, принцип работы которых основан на явлении автоэлектронной эмиссии. Спектр применения автоэмиссионных катодов чрезвычайно широк: от приборов вакуумной электроники до эффективных источников света различного назначения. Но, пожалуй, самая перспективная область - плоские автоэмиссионные дисплеи для мониторов и телевизоров, не уступающие электронно-лучевым дисплеям по разрешению и яркости. Для таких применений необходимо формировать большие матрицы автоэмиссионных катодов. Для этих целей могут использоваться высокоупорядоченные нанопористые структуры анодного оксида алюминия, в котором поры заполнены металлом [61].
В настоящее время известно использование пористых пленок оксида алюминия для создания двумерных фотонных кристаллов, сенсоров, датчиков влажности, для чего анодный оксид алюминия используют в качестве шаблона для синтеза полупроводниковых наноструктур на основе 81, йе, 1пР, ваАя, ваИ, Сбв, Сб8е [64, 66, 67].
Одно из важнейших направлений современной технологии связано с проблемами селективного разделения компонентов газовых и жидкостных смесей, а также разработки методов их очистки от примесей (фильтрации). Перспективным материалом для создания газоселективных мембран является анодный оксид алюминия [7, 9, 67]. Пористые оксидные пленки обладают рядом уникальных свойств, как то: узкое распределение пор по размерам, малая извилистость пор, а также возможность варьирования параметров пористой структуры в зависимости от условий получения, что позволяет применять этот материал в различных областях науки и техники (электроника, медицина, биология и др.)
Дальнейшее совершенствование функциональных и конструкционных наноматериалов на основе пористого оксида имеет целыо: получение наноструктур