CHEMOMECHANICAL EFFECTS IN ZnO

Résumé
Un travail antérieur a montré que des milieux à surface active, pouvaient influencer la dureté de solides non-métalliques tels que le chlorure d'argent, l'oxide de magnésium, l'alumine, le quartz et les verres Na₂O-CaO. Un maximum de dureté apparaît spécifiquement, quand le potentiel ζ de ces solides est nul. On a attribué à cette "corrélation-ζ", la signification que la charge de la surface pouvait influencer de façon importance la dureté. Afin d'examiner directement cette possibilité, on a donc mesuré, dans une cellule électrolytique, la micro dureté et la taille des rosaces de dislocation sur les surfaces (0001) et {1010} de l'oxyde de zinc, en fonction du potentiel appliqué du pH de 1'électrolyte et du temps, chacun de ces facteurs modifiant l'état de surface. Les résultats indiquent qu'un maximum de dureté apparaît, pour les deux surfaces d'oxyde de zinc, non pas quand la charge de la surface est nulle (comme on s'y attendait) mais plutôt quand elle est légèrement positive (courbure de la bande vers le bas). Comme les interprétations antérieures de la cause de la "corrélation-ζ" apparaissent maintenant inappropriées pour ZnO, on propose un autre mécanisme mettant en jeu un échange de charges au voisinage des dislocations en mouvement, entre les niveaux donneurs et la bande de conduction.

Abstract
Past work has shown that surface-active environments can influence the hardness of such non-metallic solids as silver chloride, magnesium oxide, alumina, quartz, and soda-lime glass. Specifically, a maximum in hardness occurs when the ζ-potential of these solids is zero. This "ζ-correlation" has been taken to imply that surface charge can markedly influence hardness. To examine this possibility directly, therefore, the microhardness and size of dislocation rosettes on the (0001) and {1010} surfaces on ZnO were measured as a function of applied potential, electrolyte pH, and time in an electrolytic cell -- all of which alter surface charge. The results indicate that, for both ZnO surfaces, a maximum in hardness is produced not when the surface charge is zero -- as expected -- but rather when the surface is slightly positively charged (downward band bending). Since earlier interpretations of the cause of the "ζ- correlation" now appear to be inappropriate for ZnO, an alternative mechanism involving charge exchange between donor levels and the conduction band near moving dislocations is suggested.