Электропроводность барьерного поля

Несмотря на то, что барьерный слой плотный и очень тонкий, обычно 10-50 нм, но все же он вероятно недостаточно тонок для того, чтобы позволить квантовомеханическое туннелирование электронов. Поэтому ионная проводимость – это главное средство электропроводимости.

Тем не менее, плёнка будет достаточно тонка для того, чтобы подвергаться воздействию поля высокой напряжённости, более, чем 10⁸ В/м. Перемещение ионов в сильном электрическом поле главным образом объясняется движением заряженных точечных дефектов через дискретные потенциальные барьеры, которое активируется повышением температуры.  Ионный ток и поле связаны так называемым уравнением электропроводности сильного поля:

J=Ae^BE

Где J – это плотность потока ионных частиц в плёнке, Е – это напряжённость поля поперёк плёнки, а А и е - это постоянные, зависящие от температуры.  Различные авторы представляют это уравнение в разных формах в зависимости от разных механистических предположений. Эту работу пересмотрел Дигнам.  Палиброда  предложил вариант уравнения электропроводности сильного поля для описания соотношения ток-напряжение при статическом пористом анодировании, которое включает  предельное значение напряжения, возможно связанное с напряжением пробоя плёнки. Теории, предложенные для объяснения ионной проводимости, можно классифицировать в зависимости от основной цели: внутреннее управление, регулирование уровня раздела или регулирование уровня внутреннего раздела. Верфи предположил, что уровень предельного скачка – это уровень, на котором ионы переходят из одного междоузлия в другое. В то же время другие авторы предполагают, что в сильном поле происходит образование дефектов по Френкелю (пары междоузельных катионов и катионные пустые участки) из-за вытягивания ионов металлов в междоузлия.  Позднее Дигнам разработал теорию для внутреннего управления на базе диэлектрической мозаической модели анодной плёнки.

Мотт и Кабрера считали, что уровень, определяющий барьер, связан с инжекцией дефектов в оксид. Впоследствии эти модели стали включать эффекты пространственного заряда, вызванные перемещающимися ионами, и таким образом, барьеры на разделе металл-оксид и в самом оксиде участвовали в управлении ионным током.

Мотт и Кабрера считали, что барьер, определяющий скорость процесса, связан с инжекцией дефектов в оксид. Впоследствии эти модели стали включать эффекты пространственного заряда, вызванные перемещающимися ионами, и таким образом, барьеры на разделе металл-оксид и в самом оксиде участвовали в управлении ионным током. В качестве грубого приближения, приведённое выше уравнение электропроводности сильного поля и его производные могут являться подходящим теоретическим описанием создания барьерных плёнок методом анодного окисления. Тем не менее, в данном случае не был адекватно исследован целый ряд факторов. Перемещаться могут как катионы, так и анионы, существует некоторая нелинейность в отношении логарифма J к полю, анодные плёнки являются скорее аморфными, чем кристаллическими поэтому эти понятия, которым относятся и междоузлия, трудны для понимания, и в общем токе может присутствовать электронный компонент.