Контрольные вопросы

1. Какова структура р-nперехода?

2. От чего зависит толщина запорного слоя?

3. Чем определяется высота потенциального барьера р-nперехода?

4. Каково уравнение вольт-амперной характеристики полупроводникового диода?

5. Что такое коэффициент выпрямления?

6. Каков принцип работы туннельного диода?

7. В чем заключаются основные преимущества туннельного диода?

8. Каковы особенности вольт-амперной характеристики ТД?

Литература: [4] 2.1,61; [6] 8.4 – 8.6, 8.8.

2.8. Исследование кинетики формовки оксидных пленок при электрохимическом окислении металлов

Цель работы:ознакомление с процессом получения анодных оксидных пленок на металлах и сплавах, а также изучение зависимости основных свойств пленок от условий их получения.

Оборудование: установка для анодирования, оптический микроскоп с окуляр-микрометром.

Основные сведения из теории

Первые сообщения о свойствах оксидных пленок появились более ста лет назад, когда профессор Казанского университета Н.П. Слугинов доложил результаты электролиза слабого раствора серной кислоты с использованием в качестве анода алюминиевой пластинки . Отмечалась большая твердость полученного слоя на поверхности пластинки, а также его стойкость к воздействию кислот и щелочей. В связи с этим была указана и первая область применения оксидных пленок –предохранение металлических поверхностей от дальнейшего окисления.

По мере изучения свойств анодных оксидов различных металлов и сплавов открывались все новые области их применения, но способ получения самих пленок оставался прежним. Длительное время все усилия исследователей были направлены на разработку наилучших технологических процессов анодирования в водных растворах электролитов при глубоком погружении обрабатываемых деталей. Обширный экспериментальный и теоретический материал, накопленный многими зарубежными и отечественными учеными, требовал обобщения и критического анализа. В связи с этим появились монографии, в которых сделаны попытки разобраться во всем множестве иногда противоречивых сведений о тех или иных закономерностях формирования анодных оксидов.

Первой книгой, в которой дается подробный обзор методов исследования кинетики формовки, физических, электрических свойств и структуры анодных оксидных пленок на вентильных металлах, следует считать монографию Л. Юнга, вышедшую в 1961 году и переведенную на русский язык в 1967 году. В ней рассматриваются оксидные пленки на тантале, алюминии, ниобии, титане и других металлах. Приводится критический обзор теорий формовки и указываются свойства анодных оксидных пленок рассмотренных металлов.

Дальнейшее исследование было направлено на создание смешанных электролитов, позволяющих получать наиболее толстые и прочные оксидные пленки. Большое внимание уделялось изучению электролитов на основе органических кислот в смеси с серной кислотой. В результате многолетних трудов появилась монография большого коллектива авторов под общей редакцией академика И.Н. Францевича, в которой изложены современные представления о механизме анодного окисления металлов. На основании критического рассмотрения литературных данных и по собственным исследованиям авторов описано строение и механизм формирования анодных пленок на алюминии и его сплавах. Во всех перечисленных монографиях рассматривались свойства оксидных пленок, полученных одним и тем же методом – анодированием в растворах электролитов при глубоком погружении образца. Отличались режимы анодирования, в основном, составом электролита, его температурой и длительностью формовки. Оказалось, что анодирование можно проводить и не погружая деталь в электролит, а лишь касаясь ею поверхности электролита. Так возник метод анодирования, который широко применяется в радиоэлектронике для анодирования плоских подложек при изготовлении гибридных интегральных микросхем.

Анодирование плоских деталей можно проводить при неглубоком их расположении в электролите, когда катод находится над поверхностью электролита. Применение повышенных электрических режимов при указанном расположении электродов привело к созданию метода анодирования, получившего название плазменно-электролитического.