Структурные особенности и повышение термической стабильности электроосажденных металлов

• Автор: Сарафанова, Валентина Александровна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 185 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ДЕФЕКТЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ МЕТАЛЛОВ И МЕХАНИЗМЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОКРИС ТАЛЛИЗАЦИИ

1.1. Состояние вопрос а и аналитический обзор лигературиых данных

1.2. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ МЕТАЛЛОВ

2.1 Выбор объектов исследования и методика их получения

2.2. Развитие современных методов исследования структуры и СВОЙСТВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО к электролитическим покрытиям, пленкам И ФОЛЫ

2.2.1. Просвечивающая и растровая электронная микроскопия

2.2.2. Электронография и металл рафия

2.2.3. Рентгеновский метод

2.2.4. Метод а кус ги чес кой эмиссии.
2.2.5 Методы измерения внутренних напряжений и мнкротвер оси покрытий
ГЛАВА 3. СТРУКТУРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕСЯ ПРИ ЭЛЕКТРОКРИСТАЛЛ ИЗАЦИИ М ЕТАЛЛОВ И КОМ ПОЗИ ЦИОНН Ы X МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ
3.1. Структурные элементы и термины, используемые для описания ДЕФЕКТНОЙ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
3.2. Анализ эволюции неравновесных структур в процессе ЭЛЕКТРОКРИСТ АЛЛИ ШНИ.
3.3. Исследования структур, формирующихся при
ЭЛЕКТРОКРИСТАЛЛИЗАЦИИ I ЦКМЕТАЛЛОВ.
3.3.1 .Влияние технологических факторов на структуру
электролитических материалов.
3.3.2. Классификация структур, формирующихся при
электрокристалл иза ни и.
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 4. ПОВЕДЕНИЕ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ МЕТАЛЛОВ С
РАЗВИТОЙ ДИСЛОКАЦИОННОЙ СУБСТРУКТУРОЙ В
ТЕМ ЕРАТУ РIЫХ ПОЛЯХ.
4.1. Границы раздела субструктурных элементов, формирующихся ПРИ ЭЛЕКТРОКРМСТЛЛЛИЗАЦИИ, ИХ СТРОЕНИЕ И МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ.
4.2. Влияние температуры отжига на структуру и свойства электролитических металлов и композитов НА ИХ ОСНОВЕ.1
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 5. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ТЕРМИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1. Проблема низкой термической стабильности
ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ ФОЛЬГ, ПОКРЫТИЙ И НУ ГИ ЕЕ РЕШЕНИЯ.
5.2. Рекомендации по повышению надежности композиционных ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ КЭП В УСЛОВИЯХ воздействия на них ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ.
5.3. Повышение воспроизводимости свойств и надежности электролитических I НИТНЫХ ПЛЕНОК.
5.4. Стабилизация структуры и свойств электроосажденных МАТЕРИАЛОВ ПРИ СТАРЕНИИ.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В частности, Бартон и Франк показали, что рост кристалла значительно облегчается. При наличии такой дислокации на поверхности кристалла появляется ступенька, к которой мигрируют адионы. Постепенно развиваясь, ступенька не исчезает, а закручивается в спираль, что приводит к появлению на поверхности спирали роста (рис. Расстояние между двумя соседними витками спирали должно быть равно л' = 4/г • гс> где гс - критический радиус кривизны, зависящий от пересыщения, а высота ступенек h равна толщине многоатомного слоя [1]. Дислокационный механизм роста электролитических покрытий, основанный на преимущественной роли винтовых дислокаций, кажется приемлемым и весьма привлекательным. Поскольку спирали роста встречаются довольно редко, этот механизм не принадлежит к числу главных механизмов роста кристаллов при электроосаждении. Значительно чаще встречаются слоистые формы роста электролитических осадков (рис. I . За). Область их появления лежит в широком диапазоне условий электролиза и значительном интервале толщины покрытий. Согласно кристаллохимической теории электрокристаллизации [], слоистый рост осадков связан с пассивационными явленнями на поверхности катода; предполагает образование двумерных зародышей и последующее прорастание их по поверхности с образованием многоатомных слоев роста. Образовавшийся на грани двумерный зародыш растет путем присоединения ионов в тех местах, где это сопровождается наибольшим выигрышем энергии, в частности, так происходит его тангенциальный рост. При этом некоторое время поверхность зародыша будет свободна от адсорбирующихся чужеродных частиц, поэтому на ней с наименьшими энергетическими затратами может возникнуть новый зародыш. В результате последовательного многократного нарастания двумерных слоев формируется "пакет" роста (рис. Толщина "макета" зависит от режимов электролиза, состава электролита, наличия 1ІАВ и может меняться в широких пределах - от сотен ангстрем до микрона. Кристалл растет не но всей поверхности равномерно и непрерывно, а периодически и только на определенных активных участках с последующим распространением по грани. К моменту достижения слоем края грани на его поверхности восстанавливается концентрация разряжающихся ионов, и создаются условия для возникновения нового "пакета". Эта периодичность процесса роста приводит к формированию на катоде кристаллов, имеющих слоистое строение. Зарождение каждого последующего слоя начинается с появления двумерного зародыша на поверхности предыдущего слоя. Возникновение зародыша в нормальном положении должно приводить к срастанию слоев без образования между ними каких-либо границ. Рис. Слоистый и пирамидальный характер роста кристаллов меди при электролиза! Рис. Зарождение и рост кристаллов, образование в них дефектов кристаллического строения зависит от условий электроосаждения и. Гак. В) в качестве основных мест роста могут выступать винтовые дислокации, при этом наблюдается спиральный рост кристаллов (рис. При более высоких перенапряжениях образуются двумерные зародыши, реализуется слоистый и пирамидальный механизмы рост осадков (рис. При достижении перенапряжений порядка Ю’В становится возможным образование трехмерных зародышей и. Такие перенапряжения при выделении металлов соответствуют избыточной энергии разряжающихся частиц порядка -кТ, что превышает энергию атомов при температуре плавления. Столь значительные отклонения от равновесия не могут не влиять на особенности построения кристаллической решетки, в частности, это способствует образованию различных дефектов в кристаллах. Дефекты кристаллического строения подразделяются по геометрическим признакам на точечные, линейные, поверхностные и объемные []. К точечным дефектам относятся вакансии, межузельные атомы, примесные атомы и их комплексы. Расчеты показывают, что энергия, необходимая для образования вакансии в кристалле, составляет около 1 эВ, а для образования межузельного атома - 4-5 эВ [; ]. В то же время энергия активации миграции межузельных атомов значительно меньше энергии миграции вакансий.