ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Толстые ггленки (окалина) из "Курс теории коррозии и защиты металлов Изд2" Зто уравиепие, которое соответствует логарифмическому закону роста пмнки (76) при Ь - 1 (см. уравнение 76), в координатах h / [Ig (ах + 1)] дает при каком-то значении а (определяемом обычно методом подбора) прямую линию, при этом к -tga (рис. 25). [c.49] Теория Мотта и Кабреры позволяет прежде всего определить критическую толщину окисной пленки ко, выше которой применима теория образования толстой окалины, а ниже которой необходимо использовать теорию для тонких пленок. [c.50] Если принять для перехода ионов металла из точки Р (рис. 26) в междоузлия решетки окисла полупроводника / -типа, что — энергия, соответствующая этому переходу, Ф —- эиергия, необходимая для перехода электрона кз металла в зону проводимости окисной пленки (рис. 27), а Е — энергия связи электрон—ион в междоузлии, то величина ,п -Ф — Е будет энергией растворения атомя металла в окисле. Предполагается, что Е незначительно в сравнении с W,i II Ф, т. с. что дефекты полностью ионизированы. [c.50] Если Пн (h) — концентрация ионов в междоузлиях в точке Л, а Пэ (h) — концентрация электронов в той же точке, то по закону действующих масс должно быть л (/г) X n-j (h) onst для любой точки h. [c.50] Решением этого уравнения является = С ехр —к Но). [c.51] Аналогичные результаты можно получить и для полупроводников р-типа. [c.51] Если Л Ло, можно считать п и Пэ равными друг другу в большей части пленки, что соответствует механизму окисления металлов с образованием толстых пленок (см. с. 56). [c.51] Если Л /((), то в этих условиях электроны быстро проходят через слой окисла благодаря туннельному эффекту, оставляя позади себя ионы металла и переводя хемосорбированный кислород в ионы 0° , а в пленке устанавливается разность потспцнллов I , которая считается постоянной, и поле с напряжвкностыо Е = - 17/1. [c.51] Таким образом, при наличии высокого градиента потенциала (у очень тонких пленок) врямая пропорциональность между скоростью перемещения ионов и полем сменяется экспоненциальной зависимостью. [c.53] Эта предельная толщина Апред существует лишь в том случае, когда температура Т ниже значения X lZ9k. Выше этой критической температуры последнее уравнение неприменимо. [c.54] Схематический график зависимости логарифма / от Л по Хауффе и Ильшнеру приведен на рис. 31. Из этого графика следует, что скорость перемещения электронов вследствие туннельного эффекта определяет скорость образования самых тонких пленок (область /), а скорость переноса ионов — скорость роста более толстых пленок (область //). Так, окисление алюминия во влажном кислороде при 25° С описывается во времени логарифмическим законом, переходящим по мере увеличения толщины окисной пленки в обратный логарифмический закон (рис. 32) переход от логарифмического закона к обратно логарифмическому закону окислевия наблюдали у тантала в интервале от 100 до 300° С. [c.55] Интегрируем предыдущее уравнение h dh = dx. [c.57] При этом обычно g 0, так как h --- О при т — О, т. е. [c.57] Зтот закон справедлив для установившегося стационарного режима процесса, для которого д == onst ф f (т). [c.57] Параболический закон роста окисной пленки, установленный впервые Тамманом на примере взаимодействия серебра с парами йода, наблюдали в опытах по окислению на воздухе и в кислороде меди и никеля (при / 500° С), железа (при I 7О0° С) и большого числа других металлов и сплавов при определенных температурах. В табл. 6 приведены параметры диффузии элементов в окислах. [c.59] Рассмотрение механизма диффузии и электропроводности в полупроводниковых кристаллах позволило Вагнеру сформулировать ионно-электронную теорию высокотелшературного параболического окисления металлов с образованием достаточно толстых окисных пленок и дать количественный расчет этого процесса. Ниже приводится в простейидем виде вывод уравнения Вагнера. [c.59] Скорость окисления металла определяется, по Вагнеру, скоростью диффузии металла и окислителя (например, кислорода). [c.60] Вернуться к основной статье