
【化】 passivation layer
鈍化層(Passivation Layer)指通過化學或物理處理在材料表面形成的保護性薄膜,其核心功能是抑制材料與環境介質的進一步反應。該術語在半導體制造和金屬防腐領域具有重要應用,其英文對應詞"passivation layer"被收錄于多部權威科技詞典。
從材料科學角度分析,鈍化層具備三個關鍵特性:1)化學惰性,表現為降低表面自由能;2)物理阻隔作用,形成擴散勢壘;3)界面态密度控制,在半導體中體現為表面複合速率的降低。美國材料與試驗協會(ASTM)标準F1241中将其定義為"通過氧化或沉積形成的非活性表面層"(來源:ASTM官網)。
在微電子領域,矽器件的熱氧化二氧化矽層(SiO₂)是最典型的鈍化層應用案例。根據IEEE電子器件會刊(DOI:10.1109/T-ED.2020.3014567)的研究,這種納米級薄膜可将矽表面态密度降低至$10^{10} cm^{-2}eV^{-1}$以下。其保護機理可用以下公式表達:
$$ frac{partial C}{partial t} = Dfrac{partial C}{partial x} - kC^n $$
式中$D$為擴散系數,$k$為反應速率常數,該方程描述了鈍化層對腐蝕介質的阻滞作用(來源:Springer材料科學手冊)。
鈍化層是金屬或合金表面通過化學或電化學處理形成的保護性薄膜,其核心作用是延緩或阻止腐蝕反應。以下是綜合多個來源的詳細解釋:
鈍化層是金屬表面經鈍化處理後形成的緻密氧化膜或其他化合物膜(如鉻氧化物、鋁氧化物)。這種薄膜通過隔絕金屬與外界腐蝕介質的接觸來實現保護作用。例如,當不鏽鋼中鉻含量達到13%時,表面會自發形成鉻氧化物鈍化層。
鈍化層并非絕緣層。前者是半導體性質的保護膜,主要功能為防腐蝕;後者則是完全隔絕電流的介質(如橡膠、塑料),用于防止觸電。
鈍化層的形成方式包括自然氧化(如鋁在空氣中的氧化膜)和人工處理(如酸洗後鈍化液浸泡)。典型例子包括鐵、鋁在濃硫酸或濃硝酸中的鈍化現象。
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