Новая теория описывает рост металлической щетины

Тончайшие «усы» — нитевидные кристаллы, образующиеся на поверхности различных материалов – могут стать как основой для перспективных композитов микроэлектронных устройств, так и источником больших проблем. Новая теория впервые количественно описывает процесс их роста, позволяя предсказать динамику этого процесса и свойства полученных кристаллов.

Редакция сайта

Вискеры (от английского слова «whiskers» — «усы») — это тончайшие нитевидные кристаллы, вырастающие на поверхности различных материалов. Они могут быть использованы, например, для армирования композитов или в качестве острия иглы кантилевера в сканирующей атомно-силовой микроскопии. Однако порой вискеры — источник серьезных неприятностей. Так, в 2005 году АЭС в штате Коннектикут (США) была остановлена по ложной тревоге, вызванной вискером, попавшим внутрь датчика. Вискеры — частая причина коротких замыканий в электронных схемах и выхода из строя различных устройств.

Физик Виктор Карпов, работающий в Университете Толидо (США), разработал первую теорию, количественно описывающую процессы роста вискеров. Он рассматривает проблему с точки зрения возникающих в металлах электрических потенциалов: из-за неоднородности строения металла (примесей, особенностей кристаллических зерен, и т. п.) его поверхность может оказаться разбита на микроскопические разнозаряженные участки. Возникающее при этом электрическое поле делает энергетически выгодным рост нитей-кристаллов.

Расчеты с использованием предложенных Карповым уравнений позволяют дать количественную оценку параметров «усов», их скорости роста и влияния внешних условий. В качестве меры борьбы с нежелательной «щетиной» физик предлагает растворы электролитов — при обработке ими материала заряженные участки на его поверхности будут нейтрализованы, и условия станут непригодны для роста вискеров.