Поверхностная энергия

Прочность пластин, соединенных в реакции ТПС характеризуется энергией связи. Энергия связи – это работа, которую необходимо затратить для разделения сращенных поверхностей. Энергия, приходящаяся на единицу площади сращенных поверхностей (поверхностная энергия), может быть определена экспериментально путем приложения усилия перпендикулярно интерфейсу вплоть до фиксации момента разрыва.

На рис.6 и 7 приведены зависимости поверхностной энергии от времени отжига при сращивании как гидрофильных, так и гидрофобных Si/Si поверхностей. Экспериментально было установлено, что поверхностная энергия увеличивается со временем отжига при данной температуре, постепенно приближаясь к состоянию «насыщения». С увеличением температуры состояние насыщения достигается быстрее, но, в общем случае, составляет десятки и сотни часов

На рис.8 представлены экспериментальные результаты определения зависимости поверхностной энергии, достигшей уровня насыщения, от температуры отжига при сращивании как гидрофильных, так и гидрофобных Si/Si пластин.

Из рисунка видно, что прочность связи при контакте гидрофильных поверхностей начинает монотонно возрастать уже в области комнатных температур, достигая практически постоянной величины (~1300 mJ/m²) в интервале 300-800^оС и снова возрастая (до 2000 mJ/m² и выше) при завершении

Рис.7. Поверхностная энергия при сращивании гидрофобных Si/Si поверхностей как функция времени отжига при 180 и 300^оС  

Рис.6. Поверхностная энергия при сращивании гидрофильных Si/Si поверхностей как функция времени отжига при 43 и 110^оС

процесса сращивания (T > 800^оС) за счет вязкого течения естественного окисла. В противоположность этому, поверхностная энергия при сращивании гидрофобных поверхностей практически не меняется вплоть до повышения температуры до 150^оС, что свидетельствует об отсутствии каких-либо физико-химических реакций на интерфейсе. И только при более высоких температурах процесс сращивания развивается по механизму, описанному выше, с монотонным возрастанием энергии связи (> 2500 mJ/m²). Однако, следует отметить, что в случае сращивания гидрофобных поверхностей, максимальное значение поверхностной энергии выше, в то время как достигается оно при более низкой температуре.

Дата добавления: 2014-10-15