電気銅めっき皮膜の再結晶化について

質問

電気銅めっき膜は室温で数時間もしくは数日間放置することで再結晶化が起こり、比抵抗などが低下すると言われていますが、この再結晶化は何の働きによって起こっているのでしょうか？ある論文を読んでいると、ストレスや格子欠陥などが働いていると書いてあるのですが、それがどのように働いているのかいまいち「ピン」ときません。できれば再結晶化のメカニズムから教えていただけるとありがたいのですが・・・。お願いします。また、これに関するホームページなどがありましたら教えてください。よろしくお願いします。

回答No.1

noname#21649 · ベストアンサー

多少内容が異なって（間違って）いてもわかりやすいイメージというと.

メッキ（でんせき）の場合には.針状に成長して行きます。つまり.鉄板の上にクリスマスケーキ用飾りのもみの木が沢山並んでいるような状態です。これを鉄板の上に銅分子の鎖状の化合物が存在すると見立ててください（本当は不定形なのですが）。
PV=MRTの右辺だけ使うと.指定した温度が持つエネルギーが求められます。
銅のCu-Cu結合エネルギーは.銅のギブスの自由エネルギーを１モルの原子数と隣接原子数（格子定数と原子間距離は化学便覧あたりで拾ってください）で割れば求められます。
すると.直鎖状銅分子のもつエネルギーは.（原子数*（隣接原子数-2）+2）*6*10の２３じょう
同様に.４個の立方体（説明のため立方体と書きますが.銅の結晶構造に合わせてください）構造の分子（と書いてしまうと問題があるのですが）のもつエネルギーは....
以下同様に適当にはしょって.１０のじゅうじょうこ程度まで計算してみてください。
すると.はり状結晶（不定形を針状分子で近似しましたが）よりも結晶状態に変化したほうが.δGが小さく.安定していることが理解できるかと思います。

なお.ｍｒｔで計算したエネルギーは分子１個で見ると適当に分布しています。隣接結合を切るだけのエネルギーを持っている原子が.隣接原子との結合を切り.新しい結晶を作る。子のときに放出されたエネルギーが「他の原子が同様な反応を起こすための活性化エネルギー」として使われる。としてください。

隣接原子と結合していない銅原子の軌道が「格子欠陥」に相当します。

補足

回答ありがとうございます。質問があるのですが、＞隣接結合を切るだけのエネルギーを持っている原子が隣接原子との結合を切り、新しい結晶を作る。このときに放出されたエネルギーが「他の原子が同様な反応を起こすための活性化エネルギー」として使われる。
とありますが、この反応が繰り返されることが再結晶化であり、この反応によって銅の粒子？分子？がきれいに配列（単結晶配列になっていく？？）し、比抵抗などが下がると考えていいのでしょうか？あと、この反応はいずれは終わってしまうのでしょうか？よろしくお願いします。

回答No.2

noname#21649

＞比抵抗などが下がると考えていいのでしょうか？
ご指摘の通りです。
＞この反応はいずれは終わってしまうのでしょうか？
いずれ修了します。というのは.ある程度乱雑であるほうかきれいな結晶であるよりも安定であり.この安定な状態で乱雑化する反応と結晶化する反応が平衡状態となり.見かけ上反応が終了します。

お礼

わかりやすい説明、ありがとうございました。勉強になりました。