Электронные и микроэлектронные приборы (стр. 7 из 10)

Çàâèñèìîñòü ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìûõ êèíåòè÷åñêèõ çàêîíîìåðíîñòåé îò òåìïåðàòóðû ïðîöåññà.

Òàáëèöà 1.

Âïåðâûå ëîãàðèôìè÷åñêàÿ èëè ýêñïîíåíöèàëüíàÿ çàâèñèìîñòü êèíåòèêè ïðîöåññà îêèñëåíèÿ áûëà ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîëó÷åíà Òàììàíîì, èññëåäîâàâøèì îêèñëåíèå ðàçëè÷íûõ ìåòàëëîâ íà âîçäóõå ïðè ñðàâíèòåëüíî íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ. Òàê êàê ìåòîäèêà Òàììàíà áûëà ïðèçíàíà íåâåðíîé, ýòîé çàâèñèìîñòè íå óäåëÿëè ïî÷òè íèêàêîãî âíèìàíèÿ, ïîêà Âåðíîí, Àêåðîéä è Ñòðàóä íå ïîäòâåðäèëè åå ïðèãîäíîñòü ê ïðîöåññó îêèñëåíèÿ öèíêà ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå 350 Ñ.  äàëüíåéøåì ëîãàðèôìè÷åñêèé çàêîí áûë ïðèìåíåí äëÿ öåëîãî ðÿäà ìåòàëëîâ, âêëþ÷àÿ ìàãíèé, öåðèé, æåëåçî, íèêåëü, öèðêîíèé, òàíòàë è òèòàí.

Ãîðàçäî ðåæå íàáëþäàëàñü ýêñïåðèìåíòàëüíî îáðàòíî ëîãàðèôìè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü. Ãàðò, íàïðèìåð, ñ åå ïîìîùüþ îïèñàë êèíåòèêó îêèñëåíèÿ àëþìèíèÿ â êèñëîðîäå ïðè 200 Ñ, à Ðîáåðòñ - êèíåòèêó îêèñëåíèÿ æåëåçà ïðè òåìïåðàòóðàõ îò 0 äî 1200 Ñ. Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî ïðè ìàëûõ òîëùèíàõ, à îíè â ðàññìàòðèâàåìûõ ñëó÷àÿõ íå ïðåâûøàëè ñîòåí àíãñòðåì, ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå îáÿçàòåëüíî îòëè÷àþòñÿ ðàçáðîñîì, òàê ÷òî òðóäíî îïðåäåëèòü, óêëàäûâàþòñÿ îíè ëó÷øå íà êðèâóþ ëîãàðèôìè÷åñêîé èëè êðèâóþ îáðàòíî ëîãàðèôìè÷åñêîé çàâèñèìîñòè.

Îçíàêîìëåíèå ñ ìåòàëëàìè, ïðîÿâëÿþùèìè ñèëüíóþ òåíäåíöèþ ê ëèíåéíîìó îêèñëåíèþ, ïîêàçûâàåò, ÷òî òàêèå ìåòàëëû îáû÷íî îáðàçóþò îêèñëû, óäåëüíûé îáúåì êîòîðûõ ïî îòíîøåíèþ ê óäåëüíîìó îáüåìó ìåòàëëà ëèáî ìåíüøå åäèíèöû, êàê ó êàëèÿ (0.45), áàðèÿ (0,67) è ìàãíèÿ (0.81), ëèáî â íåñêîëüêî ðàç ïðåâûøàåò åäèíèöó, êàê ó óðàíà (2.27), íèîáèÿ (2.68), òàíòàëà (2.50), ìîëèáäåíà (3.30) è âîëüôðàìà (3.35).  îòíîøåíèè ïåðâîé ãðóïïû ìîæíî ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî îêèñåë íå ñïîñîáåí îáðàçîâûâàòü êîãåðåíòíóþ ïëåíêó, áëàãîäàðÿ ÷åìó ïðîöåññ îêèñëåíèÿ ïðîõîäèò ïðè íåïðåðûâíîì îáíàæåíèè ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà.  òî æå âðåìÿ ó ìåòàëëîâ ñ áîëüøîé âåëè÷èíîé îîòíîøåíèÿ óäåëüíûõ îáúåìîâ ëèíåéíîå èëè ïàðàëèíåéíîå îêèñëåíèå ìîæåò ñîïðîâîæäàòüñÿ îáðàçîâàíèåì ðàñòðåñêèâàþùåéñÿ èëè ïîðèñòîé ïëåíêè, âîçìîæíî, ïîñëå íà÷àëüíîé ñòàäèè îêèñëåíèÿ, íà ïðîòÿæåíèè êîòîðîé ïëåíêà îñòàåòñÿ êîãåðåíòíîé. Òàêèì îáðàçîì, õîòÿ íà ïóòè îáîáùåíèÿ ëþáîãî ïðàâèëà åñòü ñâîè îãðàíè÷åíèÿ, âñå æå âåëè÷èíà îáúåìíîãî ñîîòíîøåíèÿ îêèñåë-ïîëóïðîâîäíèê ñëóæèò îïðåäåëåííûì êðèòåðèåì çàùèòíîé ñïîñîáíîñòè îêèñëà.

Ïàðàáîëè÷åñêèé çàêîí îêèñëåíèÿ áûë îòêðûò Òàììàíîì è íå çàâèñèîìî îò íåãî Ïèëëèíãîì è Áåäóîðòîì. Ýêñïåðèìåíòàëüíî îí íàáëþäàåòñÿ â ïîäàâëÿþùåì áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðè âûñîêîòåìïåðàòóðíîì îêèñëåíèè ìåòàëëîâ è ïîëóïðîâîäíèêîâ è ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì îáúìíîé äèôôóçèè ðåàãåíòîâ ñêâîçü ðàñòóùóþ îêèñíóþ ïëåíêó. Èíîãäà âûÿñíÿåòñÿ, ÷òî ðåçóëüòàòû îïûòîâ ïî èññëåäîâàíèþ êèíåòèêè îêèñëåíèÿ ìåòàëëîâ ïðè ïðîìåæóòî÷íûõ òåìïåðàòóðàõ ìîæíî ñ óñïåõîì àïïðîêñèìèðîâàòü êóáè÷åñêèì óðàâíåíèåì. Òàê îáñòîèò äåëî ñ íèêåëåì ïðè 400 Ñ, òèòàíîì ïðè 350-600 Ñ è öèðêîíèåì ïðè 350-950 Ñ. Ìîæíî îòìåòèòü, ÷òî äàííàÿ àïïðîêñèìàöèÿ ñîîòâåòñòâóåò ëèøü îïðåäåëåííîìó èíòåðâàëó òåìïåðàòóð è ÿâëÿåòñÿ ïåðåõîäíîé ôîðìîé ìåæäó ëîãàðèôìè÷åñêîé è ïàðàáîëè÷åñêîé çàêîíîìåðíîñòÿìè.