Кинетика анодного роста и свойства тонких оксидных пленок на поли-, монокристаллической меди и Cu,Au-сплавах

• Автор: Ганжа, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФОРМИРОВАНИЕ И ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДОВ МЕДИ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Анодное оксидообразование на меди в щелочной среде

1.1.1 Физикохимические свойства меди.

1.1.2 Физикохимические свойства оксидов меди.

1.1.3 Образование оксидов меди на медном электроде

Термодинамика и кинетика

1.1.4 Особенности формирования оксидов меди на монокристаллической меди

1.1.5 Формирование оксидов меди на сплавах системы СиАи

1.2 Фотоэлсктрохимические системы на основе оксидов и перспективы их применения
1.2.1 Фототок.
1.2.2 Фотопотенциал.
1.2.3 Фотоэлектрохимия полупроводниковых оксидов меди.
1.2.4 Применение оксидных фотоэлектрохимически активных систем . ГЛАВА 2. МЕТОДИКА
2.1 Электроды, растворы, ячейка.
2.2 Электрохимические методы
2.2.1 Циклическая вольтамперометрия.
2.2.2 Потенциостатическое оксидообразование.
2.2.3 Определение толщины оксидной пленки.
2.2.4 Импедансометрия.
2.3 Фотоэлектрохимические методы
2.3.1 Измерение фототока
2.3.2 Измерение фотопотенциала
2.4 Физические методы.
2.4.1 Сканирующая электронная микроскопия.
2.4.2 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.
2.4.3 Рентгенодифракционные измерения.
2.5 Статистическая обработка результатов измерений
ГЛАВА 3. АНОДНОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ОКСИДОВ МЕДИ
3.1 Потенциодинамическое формирование оксидов меди
3.1.1 Поликристаллическая медь
3.1.2 Низкоиндексные грани монокристаллов меди. .
3.1.3 Сплавы системы СиАи с низким содержанием Аи
3.2 Потенциостатическое формирование оксидов меди.
3.3 Выходы по току и толщина оксидных пленок
ГЛАВА 4. ФОТОТОК В ОКСИДАХ МЕДИ.
4.1 Фототок в условиях потенциодинамического формирования и восстановления оксидной пленки.
4.1.1 Поликристаллическая медь
4.1.2 Монокристаллическая медь
4.1.3 Сплавы системы СиАи
4.2 Фототок в условиях потенциостатического формирования оксидной пленки.
4.2.1 Поликристаллическая медь
4.2.2 Монокристаллическая медь
4.2.3 Сплавы медьзолото
4.3 Потенциодинамическое восстановление оксидов меди.
4.4 Зависимость фототока от толщины оксидной пленки
4.5 Спектроскопия фототока в оксидах меди
ГЛАВА 5. ФОТОПОТЕНЦИАЛ В ОКСИДАХ МЕДИ
5.1 Фотопотенциал на поликристаллической меди.
5.1.1 Транзиенты фотопотенциала и потенциала коррозии на неполяризуемом электроде.
5.1.2 Транзиенты фотопотенциала и потенциала коррозии после поляризации электрода.
5.2 Фотопотенциал на монокристаллической меди
5.2.1 Транзиенты фото потенциала и потенциала коррозии на неполяризуемом СиЬк1электроде
5.2.2 Транзиенты фотопотенциала и потенциала коррозии после поляризации СиЫс1электрода.
5.3 Фотопотенциал на Си,Аисплавах.
5.3.1 Транзиенты фотопотенциала и потенциала коррозии на неполяризуемом электроде
5.3.2 Транзиенты фотопотенциала и потенциала коррозии после поляризации электродов
5.4 Потенциал плоских зон
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Найдено, что анодное формирование оксида СиН ртипа на подслое оксида Си1 также идет через стадию нуклеации, но сопровождается образованием растворимых продуктов окисления меди, доля которых не менее . Си1. Подтверждена роль размерного эффекта в величине фотоотклика в полупроводниковых нанопленках оксидов Си1 и СиИ. Показано, что переход от Сиро1у к СиЬк1, как и введение в решетку меди атомов золота, слабо влияют на полупроводниковые свойства анодного оксида Си1. Однако морфологическое состояние оксидной пленки заметно меняется. Оксид Си1 ртипа, анодно формируемый на меди в щелочной среде, непосредственно возникает в ходе электрохимической реакции, а не путем осаждения из пересыщенного приэлектродного слоя. Рост оксида Си1 протекает через стадии адсорбции ОН, множественной нуклеации и образования интермедиата реакции предположительно СиОН с птипом проводимости и лимитируется массопереносом в пленке оксида. Кристаллическое строение поверхности меди, содержание золота в сплаве системы СиАи и толщина пленки оксида Си1 ртипа определяют параметры фотоотклика, генерируемого в объеме оксида, а не на границе раздела электродраствор свойства оксида почти не зависят от типа подложки. Медь подвергается коррозии следами растворенного кислорода даже в деаэрированном водном растворе. Катодная предполяризация металла ускоряет коррозионный рост пленки оксида, подчиняющийся параболическому закону предварительное анодное формирование оксида Си1 затрудняет этот процесс. Апробация работы. Международном симпозиуме Курта Швабе От коррозии до полупроводников Эрланген, , VII Европейском конгрессе по химической инженерии ЕССЕ7 Прага, , IX Международном Фрумкинском симпозиуме Москва, , Европейском коррозионном конгрессе Е1ЖОСОШ1 Москва, , Международной научной конференции молодых ученых Актуальные проблемы электрохимических технологий Энгельс, . Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ из них 5 в изданиях перечня ВАК. ГЛАВА 1. Медь пластичный, розоватокрасный металл с характерным металлическим блеском. Кристаллическая решетка гранецентрированная кубическая, а 0,0 нм 2 4 пространственная группа РтЗт . Температура плавления Гпл. К температура кипения Гкип. К. Плотность р 8, гсм . Природная медь состоит из смеси двух стабильных изотопов Си , и Си , . Конфигурация внешней элеюронной оболочки 31,з1 степени окисления 1, 2, редко 3 энергии ионизации Си0 Си Си2 Си3 соответственно равны 7,, ,, , эВ. Сродство к электрону 1,8 эВ электроотрицательность по Полингу 1,9 атомный радиус га 0,8 нм. Работа выхода электрона 4, эВ. Медь обладает высокой теплопроводностью 1 ВтмК при Т 8 К и низким электрическим сопротивлением се 0,2 мкОм см при Т 3 К. Рис. Отражательная способность меди. По данным . Отражательная способность меди значительно зависит от частоты падающего излучения рис. В длинноволновой части оптического спектра коэффициент отражения близок к единице, в коротковолновой падает до значений менее 0,5. Оксид Си1 Си красноватокоричневые кристаллы с кубической решеткой а 0, нм г 2 сио 0,4 нм сиси 0,2 нм 1оо 0,8 нм пространственная группа РпЗш ,. Температура плавления Гшь К плотность р 6,1 гсм3. Си является полупроводником. Удельное электрическое сопротивление сильно зависит от температуры се 6 Омм при 8 К се Ом м при 3 К. Незначительно растворяется в воде заметно, взаимодействует с КОН и ЫаОН , . Оксид СиП СиО черные кристаллы с моноклинной кристаллической решткой а 0,7 нм Ь 0,6 им с 0,8 нм , г 4 пространственная группа С2ь температура плавления Т К под давлением плотность р 6,4 гсм3. В обычных условиях практически нерастворим в воде. Гидроксид меди I СиОН как стабильное индивидуальное соединение не получен. При взаимодействии солей Си1 со щелочами в растворе образуется гидратированный оксид СиН, а из раствора выделяется только Си. Однако при растворении Си в растворах щелочей образуется комплексные гидроксиды меди I состава МСиОН2, где М щелочной металл . Гидроксид меди И СиОН2 кристаллическое или аморфное вещество голубого цвета кристаллическая решетка ромбическая а 0, нм, Ъ 1,9 нм, с 0, нм, г 4 плотность р 3,8 гсм3.