2. Методика подготовки образцов к электрохимическому травлению и описание электрохимической ячейки
Смотри п. III , лабораторная работа № 1
3. Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности
1. К выполнению экспериментальной части работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасной работы с кислотами. Работа выполняется в присутствии п преподавателя.
2. Получить у преподавателя кремниевые заготовки для электрода (3 образца) и данные по составу электролита и плотности тока для электрохимического травления.
3. Произвести взвешивание образцов на весах ВС-200 с точностью до 4-го знака.(Предварительно ознакомиться с инструкцией взвешивания). Данные взвешивания М1i в таблицу 2.1.
4. Подготовить образцы кремниевых электродов в соответствии с описанием п.III.
5. Измерить активную площадь травления кремниевых электродов Si и рассчитать для заданной плотности тока величину рабочего тока через электрохимическую ячейку. Данные расчета и измерения занести в таблицу 1.
6. Рассчитать объемные количества концентрированной плавиковой кислоты, деионизованной воды и этилового спирта в расчете на 200мл электролита(см. п.III, лаб. Раб.№1)
7. Провести электрохимическое травление 1-го образца в течении 3 мин., 2-го 6, 3-го 9мин.
8. Произвести взвешивание образцов на весах ВС-200 с точностью до 4-го знака. Данные измерения М2i занести в таблицу 2.1.
9. Измерить толщину пористого слоя на торцевых сколах протравленных структур Hi.
Таблица 2.1.
№ |
М1, г |
M2, г |
S, см2 |
H, см |
Образец 1 |
|
|
|
|
Образец 2 |
|
|
|
|
Образец 3 |
|
|
|
|
4. Методика обработки и представления результатов
1. Степень пористости кремниевых структур рассчитывается по формуле:
=[(ρsi - ρsi,por)/ ρsi] 100
где ρSi — плотность монокристаллического кремниевого электрода (см. рис.2.3. ); ρsi,por-плотность пористого слоя кремния.
Плотность пористого слоя определяется по формуле:
ρSi,por= ρsi - (М1-М2)/S·Н,
где S-площадь травления, Н- толщина пористого слоя(см. рис.3.); М1-масса кремниевого электрода до травления; М2- масса кремниевого электрода после образования пористого слоя.
Рис.2.3. Схема пористого электрода
2. Произвести измерение толщины пористого слоя визуально оптическим методом с применением микроскопа LATIMET-20 при увеличении в Х500 (см. описание микроскопа). Для калибровки шкалы окуляр-микрометра использовать объект-микрометр с ценой деления 0,01мм. Определение толщины производится по торцевому сколу образца(см. рис.2.4.).
Рис.2.4. Вид торцевого скола кремниевой платины с пористым слоем
3. По экспериментальным данным взвешивания и измерения толщины пористого слоя рассчитать степень пористости для всех образцов.
4. Построить график зависимости от времени травления.
5. Требования к отчету
Отчет должен содержать:
1. Описание методики подготовки образцов.
2. Схему электрохимической ячейки с описанием процесса травления.
3. Результаты расчета состава электролита, площади травления кремниевого электрода, взвешивания образцов до и после травления, а также данные по измерению толщин пористого слоя расчеты пористости образцов.
4. График зависимости от времени травления.
5. Привести краткий анализ полученных результатов.