Сичікова Я.О.

Бердянський державний педагогічний університет

Механізм електрохімічного окислення

Особливістю електрохімічного травлення є його низькотемпературний процес, незначне пошкодження поверхні, простота процесу та його низька вартість. Такий метод не потребує високотехнологічного обладнання, достатньо швидкий (2 – 30) хв та простий в реалізації. Електрохімічні методи дозволяють отримувати високу густину пор, яка являється недосяжною при використанні інших методів.

Електрохімічне травлення можна розділити на два різних процеси:

• хімічне травлення(electroless, без електричне травлення);

• аноднетравлення.

Слід відмітити, що в обох випадках відбувається електрохімічне травлення з обміном зарядами на кордоні напівпровідника з електролітом.

Хімічне травлення, як правило, це процес електрохімічного окислення без зовнішнього потенціалу. Для виконання такого роду травлення потрібні досить сильні реагенти, які здатні утворювати/витягувати дірки і електрони з/у валентну зону напівпровідника. Таким чином, окислювально-відновні пари з високим позитивним стандартним електродним потенціалом, є обов'язковими і для ефективного травлення. Електронна функція розподілу енергії окиснювачів повинна перевищувати рівень енергії валентної зони твердого тіла.

Механізм електрохімічного окислення, як правило, поділяють на дві часткові реакції:

• інжекції дірок у валентну зону (звільнення електронів);

• далі, розірвані зв'язки будуть зайняті такими молекулами як ОН-, що і призводить до розчинення матеріалу.

Ці два етапи хімічного травлення розділені один від одного в часі. Через це можна зупинити перебіг першого етапу і, таким чином, другий етап (розчинення) буде також зупинено.

При подачі електричного зміщення, яке змушує електрони переходити з розчину до електроду процес називається анодним травленням (дірки пересуваються до буферної зони).

З іншого боку, якщо вони переміщуються з електроду в розчин процес називається катодним травленням (дірки віддаляються від буферної зони). Анодне травлення, подібно хімічному травленню, вимагає наявності дірок для процесу. Велика кількість дірок на поверхні буде спонукати до обриву зв'язків. За аналогією з хімічним травленням, обірвані зв'язки будуть реагувати з нуклеофільними молекулами (такими, як ОН-) в електроліті [30]. Якщо всі зв'язки атомів з твердого тіла будуть замінені на зв'язки з нуклеофільними молекулами, будуть утворюватися нові з'єднання, що складаються з атомів твердого тіла і нуклеофільних молекул. Нове з'єднання не буде мати зовсім або мати тільки лише малу частину зв'язків з твердим тілом. Якщо це з'єднання розчиняється в електроліті, то воно може розчинитися чисто хімічно і, таким чином, поверхня зразка буде вільна і готова до наступної взаємодії з нуклеофільними молекулами в травнику [30 – 32].

В іншому випадку (якщо новостворене з'єднання не розчиняється в хімічному середовищі) то на поверхні електрода буде утворюватися тонкий шар оксиду, що й буде перешкоджати електрохімічній атаці. З цієї причини придатні для електрохімічного травлення електроліти повинні містити два основних компоненти:

• нуклеофільні (тобто сповільнюючі) компоненти;

• компоненти, що розчиняють оксиди.

У загальному випадку, для напівпровідників n-типу необхідні для процесу травлення дірки можуть бути породжені лавинним механізмом пробою, тобто може бути наведено досить високий позитивний потенціал до електрода, або ж цього ефекту можна досягти при освітленні напівпровідника фотонами з енергією, що перевищує ширину забороненої зони напівпровідника [31].

ЛІТЕРАТУРА

30. Сычикова Я.А. Механизм формирования пор заданной формы на поверхности фосфида индия/ Я.А. Сычикова // Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» с элементами научной школы 2012: Третья Всероссийская молодёжная конференция. (Москва, 28 мая – 01 июня 2012 года). – материалы конференции. – С. 112 – 132 .

31. Tsuchiya H. Electrochemical formation of porous superlattices on n-type (100) InP / H. Tsuchiya, M. Hueppe, T. Djenizian, P. Schmuki // Surface Science. – 2003. Vol. 547. – Р. 268 – 274.

32. Дмитрук М.Л. Пористі напівпровідники А3В5: технологія електрохімічного пороутворення, структура та оптичні властивості (Огляд) / М.Л. Дмитрук, Т.Р. Барлас, В.О. Сердюк // Фізика і хімія твердого тіла. – 2010. – Т.11, № 1. – С. 13 – 33.

33. ДеспотулиА.Л. Наноионика: новые материалы и суперконденсаторы / А.Л. Деспотули, А.В. Андреева // Российские нанотехнологии. – 2010. – Т. 5, № 7 – 8. – С. 89 – 99.