Cтраница 4
Для сравнения в табл. 1 включены значения W и V, полученные при окислении никеля. Против ожидания из табл. 1 следует, что величины W и V возрастают с ростом толщины пленки. По оценке, подобной произведенной Моттом и Кабрера, величина V должна быть порядка 1 в, а величина W-порядка 1 - 2 эв. Сравнение этих результатов с приведенными выше показало, что теория Мотта справедлива только для первоначального окисления восстановленной поверхности, а не для последующих реакций окисления регенерированных поверхностей, для которых получены аномально высокие значения V и W. Возможные причины расхождений в величинах V к W будут обсуждены ниже. [46]
Этот последний процесс значительно сложнее, чем явление захвата электронов по схеме Мотта, и к нему необходимо подойти не столь упрощенно, как это сделал Мотт. Схема Мотта, кроме того, не предусматривает, что при стационарном процессе электрическое поле, направленное к границе окись - газ, не будет допускать туда электроны, содействуя перемещению положительных ионов металла. Опыты по определению работы выхода электронов для частично окисленной поверхности металла, именно для случаев, в которых возможен дальнейший рост пленки, показывают, что на поверхности окисла имеется избыток положительных, а не отрицательных зарядов. Далее, сравнение опытного материала, полученного в нашей лаборатории и другими авторами [33], и температурной зависимости скорости окисления с выводами из теории Мотта не подтверждает этой теории. Таким образом, и вторая теория Мотта не может быть признана справедливой. [47]
Теория одномерных проводящих систем была разработана задолго до их экспериментальной реализации. Впервые Пайерлсом было показано, что структура одномерного металла при понижении температуры должна измениться так, чтобы он превратился в диэлектрик. Кристаллическая решетка при этом перестраивается. Однако из рассмотренной выше теории Мотта следует, что такое взаимодействие только способствует низкотемпературной неустойчивости металлической фазы. Дефекты кристаллической решетки также благоприятны для возникновения диэлектрической фазы из металлической. [48]
Этот последний процесс значительно сложнее, чем явление захвата электронов по схеме Мотта, и к нему необходимо подойти не столь упрощенно, как это сделал Мотт. Схема Мотта, кроме того, не предусматривает, что при стационарном процессе электрическое поле, направленное к границе окись - газ, не будет допускать туда электроны, содействуя перемещению положительных ионов металла. Опыты по определению работы выхода электронов для частично окисленной поверхности металла, именно для случаев, в которых возможен дальнейший рост пленки, показывают, что на поверхности окисла имеется избыток положительных, а не отрицательных зарядов. Далее, сравнение опытного материала, полученного в нашей лаборатории и другими авторами [33], и температурной зависимости скорости окисления с выводами из теории Мотта не подтверждает этой теории. Таким образом, и вторая теория Мотта не может быть признана справедливой. [49]
Анализ вопроса, приведенный в этом разделе, пдказывает, что теория Мотта дает возможность обосновать многочисленные эмпирические законы роста, когда слой окисла настолько тонок, что влиянием пространственных зарядов можно пренебречь. Так, например, при окислении Си до СиаО закон роста непрерывно изменяется от параболического до кубического по мере увеличения толщины слоя окисла. Однако эта теория применима только в тех случаях, когда толщина слоя окисла удовлетворяет условиям А / ХА0 и) ъх. Такое ограничение означает, что для всех практических целей при данных температуре и давлении кислорода имеет место один-единственный закон роста. Однако задолго до осуществления этого условия толщина слоя окисла превысит предел, соответствующий применимости теории Мотта, и дальнейший рост слоя будет происходить по параболическому закону, согласно теории Вагнера. Наоборот, если при данной температуре наблюдается кубический закон роста, то параболическая зависимость при этой температуре не имеет физического смысла. Конечно, эти случаи являются предельными, и если условия таковы, что эксперименты охватывают область значений ( XIА), где показатель е в уравнении ( 64) быстро изменяется, то положение может оказаться не столь определенным. Тем не менее и в этом случае закон роста в форме уравнения ( 64) должен адекватно представлять полученные данные по крайней мере для десятикратного изменения X. Такое изменение X может быть совершенно достаточным для полного описания процесса окисления в тонком слое. Таким образом, для практических целей закон роста может быть принят в форме, выражаемой уравнением ( 64), где к определяется только температурой и давлением кислорода. [50]