Cơ chế ăn mòn Anốt làm xốp SiC trong dung dịch axít hyđroflorit loãng trong ethylen glycol hoặc nước
Mechanisms of SiC porous anodic etching in the dilute solution of hydrofluoric acid in either ethylene glycol or water
Cao Tuấn Anh, Nguyễn Thúy Nga, Đào Trần Cao, Lương Trúc Quỳnh Ngân, Kiều Ngọc Minh
Tóm tắt
Trong bài báo này, chúng tôi trình bày các kết quả thực nghiệm để chỉ ra cơ chế ăn mòn anốt trực tiếp SiC trong dung dịch hyđroflorit (HF) loãng. Một lớp SiC xốp đã được tạo ra trên màng SiC vô định hình (aSiC) bằng ăn mòn anốt ở chế độ ổn dòng trong dung dịch axít hyđroflorit loãng với dung môi ehtylen glycol (HF/EG) hoặc nước (HF/H2O). Kết quả cho thấy sự phụ thuộc của hình thái lớp aSiC xốp vào mật độ dòng anốt trong hai trường hợp trên là khác nhau cho mỗi trường hợp. Các nghiên cứu tiếp theo cho thấy rằng nguyên nhân của sự khác biệt này nằm ở điểm gần như không có nước trong dung dịch HF/EG loãng. Do sự khan hiếm nước trong dung dịch điện phân, ở tất cả các mật độ dòng anốt aSiC phản ứng trực tiếp với HF của dung dịch điện phân, tạo ra một hợp chất giữa Si và HF, hòa tan vào dung dịch và cacbon tự do. Sau đó, một phần của cacbon được ôxy hóa thành ôxít cacbon bằng nước có trong HF và bay hơi đi, trong khi một phần khác còn lại trên bề mặt ăn mòn, tạo thành một bề mặt giàu cacbon. Trong khi đó, trong dung dịch HF/H2O loãng, với sự gia tăng của mật độ dòng anốt, sự ăn mòm anốt aSiC thông qua phản ứng trực tiếp của aSiC với HF đã dần dần được thay thế bởi sự ăn mòn thông qua quá trình ôxy hóa, diễn ra bởi phản ứng của aSiC với nước trong dung dịch điện phân.
Từ khóa: SiC xốp; ăn mòn anốt; ôxy hóa anốt; HF; Ethylen glycol.
ABSTRACT
In this paper, we present the experimental results to indicate the anodic etching mechanism directly SiC in the dilute hydrofluoric (HF) solution. A porous layer has been created in amorphous SiC (aSiC) thin films by constantcurrent anodization in a dilute solution of hydrofluoric acid in either ethylene glycol (HF/EG) or water (HF/H2O). The results showed that the dependence of the morphology of the porous aSiC layer on the anodic current density in the two cases is different from each other. The follow-up study showed that the cause of this difference lies in the almost absence of water in the dilute HF/EG solution. Due to scarcity of water in the electrolyte, at all current densities aSiC reacted directly with HF of the electrolyte, creating a compound between Si and HF which is dissolved into the solution and free carbon. Then a portion of the carbon was oxidized to carbon oxide by water, which is contained in the HF and evaporated away, while anốther part was left on the etched surface, forming a carbon-rich surface. Meanwhile, in the dilute HF/H2O solution, with the increase of the anodic current density, the aSiC anodic etching through the direct reaction of aSiC with HF has gradually been replaced by the etching through the oxidation, which has taken place by the reaction of aSiC with water of the electrolyte.
Keyword: porous SiC; anodic etching; anodic oxidation; HF; Ethylene glycol.

Bài viết khác