книги / Электрохимические процессы в технологии микро- и наноэлектроники
..pdf3.4. Пористый анодный оксид алюминия |
193 |
|
^ |
-р + а /Г -1 у=0, |
(3.59) |
дТ at
где а, Ь, с, (5 и у —эмпирические коэффициенты. Их значе ния для каждого электролита представлены в табл. 3.2.
Зависимости температуры зоны реакциии и плотности тока неизвестны, но, начиная с некоторого момента време ни, можно считать их линейными и определить из эмпири чески полученных кинетических зависимостей.
Таблица3.2
Эмпирические коэффициенты в (3.5) для электролитов на основе щавелевой, серной и ортофосфорной кислот
Э л е к т р о л и т |
а |
|
Ъ |
с |
р |
У |
H 2S 0 4 |
0 ,0 7 5 • |
1 0 " 13 0 ,0 0 7 |
3 , 3 3 1 6 |
0 , 4 - 0 , 0 1 |
0 , 0 0 1 - 0 , 0 1 |
|
( С О О Н ) 2 |
0 , 1 1 6 - 1 0 -1 3 |
0 ,2 |
3 , 3 3 1 6 |
0 , 3 2 - 0 , 0 1 |
0 , 0 0 1 - 0 , 0 2 |
|
н3ро4 |
0 , 6 7 5 - 1 0 -13 |
0 ,1 8 |
3 ,3 3 1 6 |
0 , 1 2 - 0 , 0 1 |
0 , 0 0 1 - 0 , 0 4 |
Исходя из выражения (3.59), можно получить оптималь ное соотношение между значениями температуры в зоне реакции и плотности тока для случая, соответствующего минимальному изменению диаметра поры.
T = - S tl+ 8 , |
(3.60) |
b'Р |
|
где 5 — поправочный коэффициент, установленный эм пирически для каждого электролита (для H2S04 —312, (СООН)2 - 320 и Н3Р04 - 326).
Таким образом, сохраняя это оптимальное соотношение Т иу, молено обеспечить минимальное изменение диаметра поры при неизменном периоде структуры.
Для стабилизации и динамического изменения темпера туры в электрохимической ячейке используется термоэлек трическая система, работающая на эффекте Пельтье. Данный способ поддержания постоянной температуры наиболее эф фективен. Применение твердотельных полупроводниковых модулей и соответствующих конструкционных решений позволяет получить температуру в реакционной зоне ниже температуры окружающей среды более, чем на 25 °С, обес печить высокую точность поддержания требуемой темпера
3.4. Пористый анодный оксид алюминия |
197 |
К,%
Рис. 3.36. Зависимости степени упорядоченностипористого оксида алюминия, сформированного вэлектролитена основе щавелевой кислоты, отдлительности его формирования
в различных режимах:
1 — п о т е н ц и о с т а т и ч е с к о м ; 2 — т е р м о с т а т и ч е с к о м ;
3 — п р и и с п о л ь з о в а н и и р е ж и м а д и н а м и ч е с к о г о и з м е н е н и я т е м п е р а т у р ы с и з м е н е н и е м п л о т н о с т и т о к а
пень упорядоченности достигается за весьма короткое вре мя при использовании режима дийамического изменения температуры с изменением плотности тока.
3.4.7. Примеры применения пористого оксида алюминия
Наноразмерные нити в порах оксида алюминия
В последнее время интенсивно разрабатываются мето ды получения металлических наноразмерных нитей с це лью создания на их основе новых магнитных материалов. В частности, в таких структурах наблюдают отрицатель ное гигантское магнитосопротивление. Так как свойства нанокристаллов существенно зависят от размеров струк турных элементов, то важным параметром самоформирующейся маски является дисперсия диаметра каналов. В этом смысле литография является идеальным методом создания масок, однако он характеризуется высокими затратами времени и стоимостью. Анодное окисление для создания пористых материалов является не только дешевым мето дом, но и высокопроизводительным, так как практически нет ограничения по величине обрабатываемой поверхности. Поэтому пленки анодного оксида успешно конкурируют с пористыми матрицами, изготовленными с помощью ли тографических методов. Существует возможность создания нанометровых структур в оксиде алюминия на основе ко