High throughput growth, modification and characterization of thin anodic oxides on valve metals

Abstract

Modifizierte anodische Oxide wurden durch Einbindung von Nanopartikeln in reine anodische Oxide und durch Anodisierung von Metalllegierungen hergestellt, die durch kombinatorische Abscheidung als dünne Filme hergestellt wurden. Die Nanopartikel wurden durch Ionenimplantation oder Molekularstrahlabscheidung hergestellt. Die Repassivierung der Oxidoberfläche nach der Modifikation wurde diskutiert und der Einfluss der Nanopartikel auf die elektrochemischen Eigenschaften wurde untersucht. Al, Hf, Nb, Ta, Ti-Oxide und ihre binären und ternären Oxide wurden mit einer Rastertropfenzelle hergestellt und charakterisiert. Die elektrischen Widerstände und Dielektrizitätskonstanten der Oxide wurden in situ mittels Impedanzspektroskopie als Funktion der Legierung abgebildet. Die Halbleitereigenschaften der modifizierten Oxide wurden mit Mott-Schottky-Diagrammen analysiert, die chemische Zusammensetzung wurde mit XPS Tiefenprofilen untersucht und mit den ursprünglichen Metalllegierungen verglichen.Modified anodic oxides were obtained in two modes: by nanoparticle incorporation in pure anodic oxides and by anodization of metallic alloys previously fabricated using combinatorial thin film depositions. The nanoparticle synthesis was achieved by ion implantation or by molecular beam deposition methods. The repassivation of the oxide surface after modification was discussed and the effect of the nanoparticles on the electrochemical properties were analysed. A scanning droplet cell was used for growth and characterization of anodic oxides on Al, Hf, Nb, Ta, Ti and their binary and ternary alloys. The electrical resistivities and dielectric constants of the oxides were mapped in situ as a function of the alloy compositions using impedance spectroscopy. The semiconducting properties of the modified oxides were analysed using Mott-Schottky plots. Their compositions were studied by depth profile XPS analysis and were compared with the compositions of the parent metal alloys