oxidlagret

Oxidlagret är den tunna filmen av metalloxid som bildas på ytan av en metall när den exponeras för syre. Lagret kan vara ett naturligt oxidlager som uppstår vid första kontakten med omgivningen, eller ett tjockare skikt som bildas vid hög temperatur och vidare oxidation. Oxidlagrets närvaro påverkar metallens korrosionsbeteende och ytfunktioner.

Funktion och egenskaper: För många metaller bildas ett tätare och mycket långsamt växande oxidlager som fungerar som en skyddande barriär mot vidare oxidation. Så kallade passiva skikt, till exempel kromoxid eller aluminiumoxid, begränsar diffusionen av syre och därmed korrosion. Andra oxider kan vara porösa eller spröda och ge upphov till senare skador eller fläckar.

Vanliga exempel: Järn bildar järnoxid som ger rost (Fe2O3 och Fe3O4). Aluminium och titan bildar ofta täta aluminioxid (Al2O3) respektive titandioxid (TiO2) som skyddar underlaget. I halvledare bildar silikoxide (SiO2) ofta en isolerande lager som används i MOS-strukturer.

Tillväxt och mekanismer: Oxidlagrets tillväxt drivs av diffusion av syre och metalljoner genom lagret och följer ofta en parabolisk lag (tjocklek ∝ sqrt tid). Tillväxten påverkas av temperatur, syrepartialtryck, fukt och legeringsinnehåll. Ett starkt designat oxidlager ger god passivitet, medan defekta lager kan leda till sprickbildning eller lokala korrosionsfenomen.

Undersökning och tillämpningar: Oxidlagret studeras med tekniker som röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) och Auger-elektronspektroskopi (AES), ellipsometri samt mikroskopi. Kunskapen om oxidlager används i korrosionsskydd, passivering av konstruktioner samt i mikro- och nanoelektronik där oxider fungerar som isolatorer eller dielektrika.