304不銹鋼鈍化膜在海水介質(zhì)中的半導(dǎo)體特性研究.pdf

1、眾所周知，不銹鋼材料由于在其表面會(huì)自發(fā)的形成一層很薄而穩(wěn)定的鈍化膜(一般不超過(guò)10nm)，因而具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，但是在海洋環(huán)境中，尤其是在微生物膜存在的情況下很容易發(fā)生局部腐蝕，因而，長(zhǎng)時(shí)間浸泡在海水中就會(huì)造成失效破壞，給人類(lèi)生命及國(guó)家財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大的損害。 本論文主要以半導(dǎo)體理論和腐蝕電化學(xué)原理為基礎(chǔ)，利用電化學(xué)測(cè)試方法和Mott-Schottky法，由Mott-Schottky圖得到鈍化膜的摻雜濃度(N<,D>)、平帶電位

2、(V<,fb>)、半導(dǎo)體類(lèi)型(N/P)、肖特基勢(shì)(V<,S>)等信息，由此推測(cè)不銹鋼鈍化膜的半導(dǎo)體特性。然而，對(duì)不銹鋼在海水介質(zhì)中，使用電容一電位法對(duì)其半導(dǎo)體特性和耐蝕性的系統(tǒng)研究少見(jiàn)報(bào)道，因此，研究電容-電位法在海水介質(zhì)中的有效性，并根據(jù)Mott-Schottky圖研究不銹鋼鈍化膜的半導(dǎo)體性和耐海水腐蝕性具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。論文主要工作和結(jié)論如下： 1．根據(jù)邊界條件等假設(shè)和電化學(xué)阻抗、電容一電位的測(cè)量分析，證明了Helm

3、holtz層電容遠(yuǎn)小于空間電荷層電容，而且，鈍化膜厚度不隨掃描電位的變化而變化，由此驗(yàn)證了使用Mott-Schottky曲線(xiàn)法研究鈍化膜在海水介質(zhì)中半導(dǎo)體特性是可行的；同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論分析，探索了電容與測(cè)量頻率的依賴(lài)關(guān)系； 2．用電容-電位法研究了不銹鋼鈍化膜在海水介質(zhì)中的半導(dǎo)體特性。結(jié)果表明，在高于平帶電位的電位范圍，鈍化膜表現(xiàn)為N型半導(dǎo)體；在低于平帶電位的電位范圍，鈍化膜表現(xiàn)為P型半導(dǎo)體。并計(jì)算出平帶電勢(shì)E<,fb>為-

4、0.424V，點(diǎn)缺陷濃度 N<,D>為8.47×10<'23>cm<'-3>； 3．通過(guò)對(duì)不同成膜電位下的阻抗圖和Mott-Schottky曲線(xiàn)的測(cè)試，驗(yàn)證了Cl<'->的侵害性及鈍化膜半導(dǎo)體特性和耐蝕性的關(guān)系。結(jié)果表明，鈍化膜中缺陷濃度的大小關(guān)系著抗點(diǎn)蝕能力的強(qiáng)弱，缺陷濃度小，則抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng)，缺陷濃度大，則抗點(diǎn)蝕能力弱；同時(shí)，發(fā)現(xiàn)在鈍化區(qū)間內(nèi)，304ss在海水介質(zhì)中陽(yáng)極保護(hù)存在一個(gè)最佳保護(hù)電位區(qū)間；并且計(jì)算了不同成膜電位下的M