Последние конференции
- Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности, образовании и экологии
- Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности и экологии
- Современные проблемы экологии
- Экологические проблемы окружающей среды, пути и методы их решения
- Экология, образование и здоровый образ жизни
Моделирование типа зародышеобразования кристаллов кремния на кремниевом электроде в эквимольном расплаве CsCl-KF, содержащих 2 МАС.% Si в виде K2SiF6
О.В. Лимановская, В.Н. Некрасов, С.И. Жук, О.В. Чемезов,
Л.М. Минченко, Ю.П. Зайков
Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН,
г. Екатеринбург
Методом хроноамперометрии исследован процесс электрокристаллизации кремния в расплаве (моль%) 50CsCl-50KF, содержащим 2 мас.% Si в виде K2SiF6 на кремниевом электроде при температуре 675 °С и различных приложеннных потенциалах в В -0,07 и -0,20. Полученные хроноамперометрические кривые приведены на рис.1.
Рис.1. Хроноамперометрические кривые, снятые на кремниевом электроде в расплаве (моль%) 50CsCl-50KF, содержащим 2 мас.% Si в виде K2SiF6 при различных приложеннных потенциалах в В -0,07, -0,20
Вид этих кривых аналогичен виду кривых полученных при электроосаждении кремния из расплава NaCl-KCl-NaF-SiO2 в работе [1]. На начальном участке кривых наблюдается падение плотности тока, что объясняется заряжением двойного электрического слоя на электроде. В дальнейшем плотность тока меняется слабо, поскольку процесс начинает лимитироваться скоростью диффузии активного вещества из расплава.
Наиболее распостраненный механизм роста кремния в расплавах – это рост трехмерного зародыша [1]. Трехмерное зародышеобразование может идти по двух механизмам: мгновенному и постепенному, для которых справделивы следующие выражения (мнговенное (1) и постепеннное (2)):
(1)
(2)
где z – количество электронов, N0- начальное количество цетров зародышеобразования, M- атомная масса осадка, ρ- плоность осадка, D и C – коэффициент диффузии и объемная концентрация осаждаемого иона, I(t) – поляризационный ток, Kn – константа зародышеобразования.
Таким образом, при мгновенном режиме зародышеобразования должна быть линейна зависимость I от t0.5, а при постепенном – I от t1.5. На рис.2 представлены зависимости поляризационного тока от времения поляризации для обоих типов зародышеобразования.
а)
б)
Рис.2. Зависимости поляризационного тока от времени поляризации для мгновенного режима зародышеобразования (а) и для постепенного режима (б)
Как видно из рис.2, линейный тренд более соотвествует мнговенному типу зародышеобразования для обоих потенциалов, поскольку величина R2 для обоих потенциалов больше при мгновенном режиме зарождения, ечм при постепенном.
Список литературы
1. Zongying Cai. Electrochemical behavior of silicon in the (NaCl-KCl-NaF-SiO2) Molten Salt / Zongying Cai, Yungang Li, Xiaoferng He, Jinglong Liang/ Metallurgical and materials transactions B, 2010, Vol.41B, 1033-1037.