![](/user_photo/_userpic.png)
- •Электрохимическое осаждение металлов и полупроводников
- •Электрохимическое осаждение (electrochemical deposition, electroplating)
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое осаждение
- •Электрохимическое
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
- •Электрохимическое оксидирование
Электрохимическое осаждение
При электрохимическом осаждении из водных электролитов металлов, имеющих стандартные потенциалы меньше, чем у водородного электрода, следует считаться и с высокой вероятностью восстановления водорода на катоде, которое протекает параллельно восстановлению металла.
Электрохимическое осаждение
Структура осажденной пленки определяется скоростью образования и роста кристаллических зародышей на катоде. Образованию новых зародышей и осаждению мелкозернистого осадка способствует сохранение высокой концентрации разряжающихся ионов металла в прикатодном слое электролита. Увеличение плотности тока и связанный с этим рост поляризации катода также способствует образованию компактного мелкокристаллического осадка. При высоких плотностях тока из-за обеднения прикатодного слоя электролита реагирующими ионами происходит усиленный рост выступающих областей осадка навстречу потоку разряжающихся ионов. При этом образуются рыхлые пористые пленки, а иногда и четко выраженные дендриты (ветвистые или игольчатые древовидные кристаллы).
![](/html/72903/349/html_duNrnGCSEt.kFHr/htmlconvd-DBMd6S13x1.jpg)
Электрохимическое осаждение
древовидные кристаллы (dendrit crystal)
-Fe2O3
Электрохимическое осаждение
Для формирования высококачественных пленок применяют электролиты сложного состава, включающие:
1)соль осаждаемого металла;
2)комплексообразователь;
3)фон (нейтральную соль, увеличивающую электропроводность);
4)буферную добавку, способствующую сохранению оптимального значения рН электролита;
5)добавки, уменьшающие пассивацию анода;
6)поверхностно-активные вещества, повышающие поляризацию катода и таким образом способствующие образованию мелкокристаллических осадков.
В наноэлектронике метод электрохимического осаждения используется для создания многослойных структур из металлов и полупроводников, а также наношнуров, нанотрубок и наноточек из этих материалов.
Электрохимическое осаждение
Технология формирования пленок полупроводников электрохимическим осаждением основана на пионерской работе Ф. Крёгера по катодному осаждению CdTe. Сегодня полупроводниковые соединения AIIBVI – CdS, CdSe, CdTe, ZnSe, осаждают по трехступенчатой схеме включающей:
1)осаждение металла из водного раствора,
2)химическое или электрохимическое окисление осажденного металла до образования оксида (или гидроксида) этого металла,
3)замещение кислорода (гидроксильной группы) анионом металлоида (S, Se, Te).
Электрохимическое осаждение кремния и германия осуществляют из неводных растворов или расплавов (для кремния T > 800 °С) из-за высокого отрицательного потенциала осаждения Si и очень высокой скорости высвобождения водорода на поверхности Ge. Широкого практического распространения эти методы не получили.
Электрохимическое осаждение
Формирование периодически расположенных наноструктур
– наноточек, наношнуров и нанотрубок, осуществляют селективным электрохимическим осаждением материала либо с использованием анизотропии свойств и существенной неоднородности напряженности электрического поля у ступенек на поверхности проводящих подложек, либо через сформированный на поверхности проводящей подложки трафарет (template) из материала, не проводящего электрический ток.
![](/html/72903/349/html_duNrnGCSEt.kFHr/htmlconvd-DBMd6S17x1.jpg)
Электрохимическое осаждение
При использовании подложек со ступенчатым рельефом внутренние уголки ступенек действуют как концентраторы силовых линий электрического поля, обеспечивая макси- мальный приток ионов к ним из электролита. Конденсация и нейтрализация ионов в этих уголках энергетически более выгодна, чем на плоской поверхности, что приводит к формированию наношнуров на поверхности подложки параллельно ступенькам.
![](/html/72903/349/html_duNrnGCSEt.kFHr/htmlconvd-DBMd6S18x1.jpg)
Электрохимическое осаждение
При трафаретном формировании наноструктур электрохимическое осаждение материала осуществляют на проводящий затравочный слой, находящийся на дне отверстий в изолирующей маске (оксид алюминия, пористый кремний). При осаждение материала в глубокие наноразмерные поры масок формируются упорядоченные массивы наноточек, наношнуров и нанотрубок, расположенных перпендикулярно плоскости подложки.
Электрохимическое осаждение
Главными достоинствами метода электрохимического осаждения материалов являются простота его реализации, возможность осаждения толстых (более 1 мкм) покрытий на поверхности различной формы, контроль и изменение свойств формируемых покрытий, высокая производительность и низкая стоимость используемого оборудования.
К недостаткам следует отнести высокую степень зависимости свойств осаждаемых материалов от режимов осаждения и состава электролита, а также ограниченный набор осаждаемых этим методом материалов.
![](/html/72903/349/html_duNrnGCSEt.kFHr/htmlconvd-DBMd6S20x1.jpg)
Электрохимическое осаждение
Композиционные многослойные структуры
Co/Cu многослойная пленка (1000 повторяющихся слоев) обладает гигантским магнетосопротивлением. Получают в электролите с pH 3, состоящем из 0,005М CuSO4, 0,5M CoSO4
и 0,54М борной кислоты. Медь наносится при малой плотности тока – 0,2 mA/cm2, а кобальт при большой – 20 mA/cm2. Процесс происходит в одной ванне.