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18 Kapitel 3: Grundlagen
Säure in Kontakt ist (Phase I). In dieser Phase fällt der Strom rapide ab (s. Abb. 3.9(b)).
Anschließend beginnt das Porenwachstum in Form von kleinen senkrechten Kanälen. In
dieser Phase II sinkt der Strom nur noch geringfügig. Wenn sich die Poren in Phase III
weiter in die Aluminiumschicht fortpflanzen, kommt es nach einem Minimum wieder zum
Anstieg der Stromstärke. Die Poren entwickeln sich nun in einem stationären Prozess weiter,
so dass der Strom in Phase IV einen konstanten Wert erreicht. Das Porenwachstum
lässt sich bei konstantem Strom ebenso über den Spannungsverlauf (s. Abb. 3.9(a)) charakterisieren.
Nach Abschluss der Porenentstehung ist am Boden noch eine Grenzschicht
aus Aluminiumoxid vorhanden, die als „Barrier Layer“ bezeichnet wird. Die Barrier Layer
lässt sich durch einen anschließenden Ätzschritt in Phosphorsäure entfernen, bei dem die
Poren gleichzeitig erweitert werden [44] .
Nach Untersuchungen von Parkhutik et al. im Jahr 1992 wird das Porenwachstum von
zwei Prozessen kontrolliert [54] , die in Abb. 3.10 dargestellt sind. Aufgrund von Feldverstärkungseffekten
an der Grenzschicht zwischen Säure und Oxid wird die anfängliche
Oxidschicht gelöst. Es wandern O 2- - und OH - -Anionen durch die Oxidschicht und tragen
zur Bildung neuer Oxidmoleküle an der Oxid-Metall-Grenzfläche bei. Gleichzeitig bewegen
sich Al 3+ - Kationen vom Metall durch das Oxid und gehen im Elektrolyt in Lösung.
Sie sind nicht am Oxidationsprozess beteiligt, aber ihre Migration durch die Oxidschicht
in den Elektrolyten trägt zur Bildung der porösen Strukturen bei [47, 54] .
Abbildung 3.10: Prozesse während der Formation von Nanoporen in Al2O3 nach [47]