Введение к работе
Актуальность работы
Возрастающий интерес к исследование процессов межфаэового взаимодействие и роли границы раздела Фаз в кинетике этих процессов обусловлен как важность» решения фундаментальных проблем физики и химии гетерогенных систем, так и технологическими запросами промышленности. Понимание природы процессов, происходящих на межфазовых поверхностях, позволит решить многие проблемы в области полупроводникового приборостроения, окисления металлов и сплавов, создания коррозионно-стойких материалов, адсорбции и катализа и т.д.
В этой связи построение модели процессов взаимодействия в гетерогенных системах является актуальной задачей Физики и химии твердого тела. Общепринято рассмотрение гетерогенных реакций в виде ряда последовательно протекающих стадий. Важным является определение так называемой лимитирующей стадии, скорость которой определяет кинетику процесса в целом.
Особый интерес представляют процессы в гетерогенных системах, содержащих полупроводниковые соединения, во-первых, благодаря их широкому практическому применению, а также, а связи с тем, что имеющий место в полупроводниках электронный обмен между объемом н поверхностью может оказывать значительное влияние на параметры равновесия в системе. Изменение состояния электронной системы полупроводникового соединения в результате изменения состава п пределах области гомогенности или под влиянием электрического поля, света и т.д. должно отражаться на скорости процесса мекфазового взаимодействия.
Поэтому ь качестве объектов исследования сьі-пи выбраны по-
лупроводникооыо соединения переменного состава M-tjX, где Н=Ля. Си; X=S, Se. Эти соединения представляют удобные модельные системы, поскольку достаточно полно изучены их электрофизические свойства, кристаллическая структура и, кроме того, существует воэмох-ность управления их свойствами путем регулируемого отклонения от стехиометрии.
Существенное влияние на кинетику взаимодействия в гетерогенных системах оказывает поверхностный энергетический барьер, обусловленный нарушением регулярности кристаллической решетки, характерной для объема, а также адсорбционными явлениями, протекающими, как правило, при контакте твердой и газовой фаз. В этой связи важной задачей являете» исследование адсорбционных свойств поверхности.
Таким образом, исследование кинетики и термодинамики межфазового взаимодействия является актуальным направлением как в плане развития представлений о механизме процесса, так и практического использования.
Целью работы являлось, во-первых, исследование термодинамических и кинетических аспектов перехода электронов и ионов через межфазовые границы Мл+хХ/Х и М/М-^Л (Н=Лй,Си; X=S,Se), и, во-вторых, влияния поверхности раздела Фаз на скорость межфазового взаимодействия.
На защиту выносятся:
-
Новые представления о процессе перехода частиц через мехфазо-вые границы типа "твердое тело — газ", где твердое тело имеет полупроводниковую природу, согласно которым параметры термодинамического равновесия в системе определяются состоянием электронной подсистемы твердого тела.
-
Экспериментальные зависимости скорости испарения неметалла X
из М,,ГХ (M=Aa.Cu; Х=5,Бо) от состава соединения в области гомогенности, полученные для проверки положений предлагаемой модели перехода частиц через мехфазооую границу "твердое тело-газ". Показано, что изменение состояния электронной подсистемы полупроводника путем самолегирова-ния одним из компонентов определяет изменение равновесных значений потоков частиц через поверхность твердого тела.
-
Метод определения теплоты образования двойного электрического слоя (ДЭС), который формируется при адсорбции частиц газа на поверхности твердого тела, и критической температуры, при которой адсорбция не происходит, основанный на рассмотрении граничного слоя как самостоятельной Фазы, сосуществуюцей с объемными фазами.
-
Методика определения плотности поверхностного заряда, поверхностного натяхения и емкости ДЭС, обусловленного адсорбцией, на поверхности соединений Aq ,.Л (X=S,Se).
-
Экспериментально полученные зависимости скорости перехода металла через мехфазовую границу Ао/Ао.-Л (Х-3,Пе) от состава соединения и представления о механизме перехода частиц через твердофазную границу.
Научная и практическая ценность
Предпринятое в настоящей работе исследование кинетики перехода частиц через мехфазовые границы типа "твердое тело - газ" И "твердое тело - твердое тело" способствует углублению представлений физики и химии о механизме гетерогенних процессов И мохет быть ислользоваїїо На практике для создания коррозионно-стойких материалов, е промышлеНйости полупроводниковых приборов.
Апробации работы
материалы диссертации были представлены на X Всесоюзной
конференции по Фиэхимии и электрохимии ионных расплавов и твердых электролитов (Екатеринбург, Z7-29 октября 1992 г.), на Third Aaian Conference on Solid State Ionics (Varanasi, November,1992).
Публикации "
По материалам диеседосы*»* опубликовано Э работы.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введептг, четырех глав, заключения с выводами и списка используемой литературы. Она изложена на 110 страницах, включая 21 рисунок, 3 таблицы и библиографию из 79 наименований.
