Вопросы теории образования и формирования анодных оксидов

• Автор: Аверьянов, Евгений Ефимович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 274 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

В В Е Д Е Н И Е

Г Л А В А 1. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анодирование в водных растворах электролитов

1.2. Плазменное анодирование.

1.3. Свечение анода при формировании окисной пленки

1.4. Токовые шумы и газовыделение

1.5. Методы измерения электрофизических параметров.

1.6. Применение анодирования в резисторостроен и и.

ГЛАВА 2. О РОЛИ ПЛАЗМЫ В ПРОЦЕССЕ АНОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ.

2.1. Плазменное анодирование.

2.2. Свечение анода при анодировании в водных
растворах электролитов
2.3. Плазменная теория анодного окисления
ГЛАВА 3. ПЛАЗМЕННОЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ АНОДИРОВАНИЕ ТЕОРИЯ
3.1. Общая характеристика процесса.
3.2 Механизм плазменноэлектролитического анодирования.
3.3. О механизме возникновения микротрещин при анодировании. 8 3.4. Результаты исследования токовых шумов и
акустичеких шумов пены электролита
3.5. Влияние давление газовой среды на процесс анодирования
ГЛАВА 4. ПЛАЗМЕННОЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ АНОДИРОВАНИЕ ПРАКТИКА.
4.1. Установка для анодирования.
4.2. Измерение электрофизических параметров оксидов методы
измерения
4.3. Измерение электрофизических параметров оксидов результаты
измерений
4.4. Анодирование резисторов
ГЛАВА 5. СТРУЙНОИМПУЛЬСНОЕ АНОДИРОВАНИЕ
5.1. Струйноимпульсное анодирование
5.2. Анодирование в переохлажденном электролите.
5.3. Абразивные свойства анодного оксида алюминия.
5.4. Антипригарные свойства оксидов на алюминии.
Л А В А 6 . МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОКСИДОВ
6.1. Измерение электросопротивления и емкости
6.2. Исследование вольтамперных характеристик и вольтамперных
характеристик пробоя
6.3. Измерение токовых шумов в процессе циклического нагрева
6.4. Измерение токовых шумов в предпробойном режиме
6.5. Обработка результатов измерений э.д.с. токовых шумов
6.6. О некоторых аспектах приложения метода силадлительность к описанию кинетики процессов деструктурирования
г 6.7.1 .следование амперсекундных характеристик.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


При небольших значениях тока разряда катодное распыление сравнительно невелико. При анодировании в плазме тлеющего разряда постоянного тока, давлении кислорода ,3 Па и расстоянии между катодом из алюминия и образцом несколько больше см. Как показано в и в несколько более ранней работе катодное распыление загрязняет оксид и увеличивает его толщину. Приводятся два примера. Когда образец удален на несколько сантиметров от катода и обращен окисляемой стороной к нему, толщина оксида за счет катодного распыления увеличивается на 0,4 нмс и больше. А соответственно. В том случае, когда образец устанавливали на см ниже плоскости катода рост оксида за счет реактивнораспыленного материала уменьшается до 0,3 нмс. Как следует из вышеизложенного, наиболее эффективный метод уменьшения внедрения реактивнораспыленного материала катода в оксид заключается в рациональном выборе конструкции установки. С этой точки зрения вариант установки, в которой анодируемый образец размещен между тарельчатыми анодом и катодом разрядной камеры не является оптимальным. Неравномерность толщины оксида. Эта характеристика является основной при оценке пригодности той или иной конструкции установки для анодирования в плазме. Факторами, увеличивающими неоднородность толщины оксида по плошали, являются эффект экранировки плазмы, неравномерность параметров плазмы в объеме, эффекты в структуре окисляемого металла. Как правило, оксид на краю образца тоньше, чем в центральной части , , . Часто отмечают значительную разницу толщины оксида в центре подложки и по краям изза экранирующего влияния электрододержатсля. Неравномерность параметров плазмы в объеме можно уменьшить за счет увеличения размеров колпака вакуумного поста, расстояния анодкатод разрядной камеры и мощности генератора при анодировании в плазме высокочастотного разряда. Влияние диэлектрической подложки на неоднородность толщины оксида по площади обсуждается в . Давление в разрядной камере, а. Плотность тока в цепи формирования, мАсм2. Напряжение формирования, В. Для характеристики окислительных процессов в плазме большое значение имеет диагностика в ней отрицательных ионов. Наиболее часто для обнаружения отрицательных ионов применяют массспектрографическис методы. О ,0, , О, , О, , Н,0 , ОН , Н . Содержание отрицательных ионов О, и О, крайне незначительно. Более подробно механизм образования отрицательных ионов рассмотрен в работах . Длина экранирования объемного заряда, нм. Согласно одной весьма распространенной точке зрения отрицательные ионы кислорода, входящие в решетку образующегося окисла, поступают непосредственно из плазмы. Это относится как к плазме тлеющего разряда, так и к плазме высокочастотного разряда , , . Эта теория хорошо объясняет механизм плазменного оксидирования. Механизмы образования отрицательных ионов кислорода в плазме также предлагаются различные . Можно считать, что более вероятно образование однозарядного иона кислорода, чем двухзарядного. О при процессе резонансного захвата равен 4, эВ. В ряде исследований отмечается, что толщина и скорость роста пленки пропорциональна плотности электронов и ионов О в плазме. Наконец , известны работы авторы которых считают, что отрицательные ионы кислорода образуются на поверхности окисла при взаимодействии электронов с адсорбированными молекулами кислорода. Один из основных аргументов в пользу этой теории заключается в том, что у поверхности окисла в плазме существует объемный заряд, преодолеть который низкоэнергетические отрицательные ионы кислорода не могут. Эта точка зрения, например, изложена в , . Степень диссоциации, в зависимости от режима разряда, составляет 1 . Атомы кислорода, находящиеся на поверхности окисла, извлекают электроны из приповерхностных ловушек, в которых энергия связи электрона меньше сродства атома кислорода к электрону и превращаются в отрицательные ионы. В реальных условиях из плазмы на поверхность окисла поступают и быстрые электроны, которые вызывают появление чисто электронного тока и снижают коэффициент использования тока.