Состав и строение анодных пленок Cu2O, легированных хлором

Секция химии и экологии

УДК621.382.3:541.13

Л.А. Светличная, Л.П. Милешко, АЛ. Королев

СОСТАВ И СТРОЕНИЕ АНОДНЫХ ПЛЕНОК CU2O, ЛЕГИРОВАННЫХ

ХЛОРОМ

Свойства традиционного полупроводника Cu2O интенсивно изучаются уже в течение длительного времени, так как периодически обнаруживаются новые возможности его использования в электронике.

, Cu2O,

продолжается поиск и разработка новых методов его синтеза [1]. На наш взгляд, одним из перспективных процессов является анодное окисление медной фольги на стеклотекстолите [2], которое открывает возможности создания многофункциональных электронных устройств нового поколения, сочетающих конструкторско-технологические достоинства микроэлектронных изделий и печатных плат.

В сообщении [3] нами предпринималась попытка установить механизм образования анодных оксидных пленок (АОП) Cu (I) в сульфатно - хлоридном электролите [4]. Однако отсутствие данных о составе и строении пленок анодного Cu2O не позволило выяснить роль отдельных компонентов электролита в процессе их

.

В связи с этим целью настоящей работы является изучение состава АОП меди (I) - -

(ВИМС), а также строения этих пленок методом атомной силовой микроскопии (ACM).

При определении концентраций элементов по толщине Оже-методом, скорость травления пленок составляла порядка 30 А/мин. Графики распределения .1 -

.

- , . 2,

ISA RIBER SIMS. Для распыления использовался пучок ионов Ar+ при напряжении 5 кВ и токе 1-10-8 А.

Морфология поверхности (рис. 3) анодированных образцов обследовалась с помощью прибора «SOLVER P47» (изготовитель ЗАО «NT MDT») в контактном режиме при постоянном туннельном токе.

ачестве исходных образцов применялись пластины с размерами 3,5*1,5 см2

2-5-2,5.

меди проводилось в гальваностатическом режиме в электролите состава: CuSO4 (0,01M), NaCl (0,005M), и LiCl (0,005M) [4] при температуре T= 359 K. Удельная электропроводность X = 6 тОм-1-см-1 и pH = 4,8 контролировались с помощью

-74. 400 , -

2,5 . -

7,5 2. -

лированной водой и сушились на воздухе при комнатной температуре.

Рис.1

Как следует из рис. 1(а), на поверхности медной фольги присутствует углерод, концентрация которого убывает от 42,6 до 0,8 ат.% в ее объеме. В приповерхностном слое присутствует СихО, где х - убывает соответственно от 1 до 0. В незначительном количестве на поверхности присутствуют также С1, 8, и К.

При сравнении распределений элементов на Оже-профилях рис. 1 (б, в, г) об, Си2О

являются АОП Си(1), сформированные при плотности тока 3 мА/см2 (рис. 3, в). , -верхностном слое и составляет Си/О=3. При этом содержание хлора остается практически постоянным по всей толщине, уменьшаясь в среднем для всех образцов приблизительно от 5 до 4,2 ат.%. Кроме того, обнаружено наличие углерода, максимальная концентрация которого на поверхности составляет 36,8 ат.% в АОП Си(1), полученной при плотности тока 6 мА/см2 (рис. 3, г), а минимальная - 14 ат.% , 3 / 2.

количество углерода падает до 2,2 ат. % и остается постоянным вплоть до внутренней границы раздела.

Из результатов термодинамического анализа наиболее вероятных анодных реакций меди с компонентами электролита следует, что в состав их продуктов наряду с основным веществом Си2О могут входить СиО, СиС12, СиС1, Си(ОН)2.

Действительно, на масс-спектрах, показанных на рис. 2, присутствуют ионы СиОН+(8), Си2О+(5), СиО+(3), (рис. 2,а); С1 (28800), Н2О (107), , С1О (41), СиС1-(27), СиС12- (рис. 2,6), то есть наблюдается определенная корреляция между результатами термодинамических расчетов и анализа методом ВИМС.

100000

10000

О

СП

51000

_Г

о ^ 100

10

1

0 50 100 15(

Относительные атомные массы

100000

10000

с;

100

10

1

0 50 100 150

Относительные атомные массы Рис.2. а - положительные ионы; б - отрицательные ионы Содержание остальных ионов в повышенных количествах можно отнести за , , методикой анализа состава методом ВИМС. Подробное обсуждение их происхождения выходит за рамки данной работы.

, - ,

. .3( ),

Си2О

0,5-1 ,

более мелкими кристаллами.

, Си2О

корне отличается от вида поверхности исходной меди, приведенной на рис. 3 (б), то есть информация о ее строении не наследуется нарастающей АОП Си(1).

СиО

79

СиС1

100

СиО-

133

-23-

Г11Г+СиОН с^° 80

г

+

А

Ис

23

Рис.3

Таким образом, приведенные данные дополняют качественное описание механизма формирования анодного Cu2O. Для установления природы перенапряжения недостает информации о химических соединениях между побочными элементами и их состоянии на отдельных стадиях роста основного вещества.

Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность Капитанчуку Л.М. и Агееву О А. за помощь в проведении экспериментальных исследований.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Lee J., Tak Y. Electrochemical and Solid-State Letters, 3 (2) 2000. P. 69-72

2. Милешко Л.П., Негоденко О.Н., Капустин КН. Газочувствительные резисторы на основе анодного оксида меди// Известия вузов. Электроника. 2001. №6. - С.45-47.

3. . ., . ., . . -

бенности процесса получения и механизм газочувствительности анодных оксидных пленок меди (I) //Труды 8й МНТК «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», 4.1. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002. - С. 169-171

4. Fortin E., Masson D. Solid State Electron. 1982, v.25, N4. - P. 281-283

УДК 502.55 (204): 628.19

ЕВ. Гусакова, А.Ю. Копылова НОВЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРОФНОСТИ ВОДОЕМА

В практике экологического мониторинга используются интегральные показатели трофического состояния водоемов, которые должны отвечать главному условию - отражать итог продукционно-деструкционныго баланса за измеряемый отре. , средств для отбора многочисленных проб воды на различных участках и разных глубинах водоема и проведения их гидрохимических анализов в лабораторных условиях либо предполагают наличие высококвалифицированных специалистов-биологов для подсчета количества и определения качества индикаторных орга-.