電化學(xué)沉積金微納米結(jié)構(gòu)在微電子、MEMS和光電子等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但傳統(tǒng)的氰化物鍍液污染大,廢液處理困難,現(xiàn)己被許多國(guó)家禁止使用。而無(wú)毒的亞硫酸金鹽鍍液由于分散度好,鍍層質(zhì)量高被認(rèn)為是最具潛力的鍍液,但目前它的研究還存在穩(wěn)定性差、鍍層微觀形貌不清晰、成核和生長(zhǎng)規(guī)律不明確等問(wèn)題。本文提出了一種將新的方波脈沖反向函數(shù)引入亞硫酸金鹽鍍液體系的新思路來(lái)研究這些問(wèn)題。該函數(shù)具有正向脈沖電流大、反向脈沖電流小和脈沖占空比低的特點(diǎn)。利用較大的正向脈沖促進(jìn)晶核形成并進(jìn)一步生長(zhǎng),反向脈沖抑制晶粒過(guò)快生長(zhǎng)并刻蝕鍍層表面突起,補(bǔ)充到擴(kuò)散層中,提高離子分布的均勻性。本文深入研究了新型方波脈沖反向函數(shù)對(duì)電化學(xué)沉積過(guò)程中晶核形成和競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)規(guī)律的影響。通過(guò)調(diào)整脈沖電流密度來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)毒亞硫酸鹽鍍液中晶核的成核和生長(zhǎng)速率,進(jìn)而控制微觀結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)方向。另一方面,通過(guò)改變脈沖反向電流來(lái)研究其對(duì)金薄膜微觀形貌和原子排列規(guī)律的影響。通過(guò)多種表征方法對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證分析,包括利用掃描電子顯微鏡（SEM）和X射線衍射（XRD）重現(xiàn)納米至微米級(jí)鍍膜生長(zhǎng)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)和取向,利用透射式Kikuchi衍射（TKD）、SEM和原子力... 

【文章來(lái)源】：北方工業(yè)大學(xué)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１脈沖電鍍形成深槽金屬填充結(jié)構(gòu)ｌ１３］??

第一章緒論??圖１－１脈沖電鍍形成深槽金屬填充結(jié)構(gòu)ｌ１３］??其中Ｋ，為常數(shù)，Ｋ２為包含陰極電流Ｉｃ的項(xiàng)，與成核需要的能量有關(guān)，ｔ！為??材料晶格化的過(guò)電勢(shì)。電流Ｉｃ越大，成核速率就越高。電鍍中的沉積過(guò)電位由??放電過(guò)電位、擴(kuò)散過(guò)電位、反應(yīng)過(guò)電位和結(jié)晶過(guò)電位組成，決定了鍍層晶粒大小、??表面粗糙度和殘余應(yīng)力：１＜］。具體說(shuō)來(lái)，高過(guò)電位時(shí)沉積速率將變得很快，晶粒尺??寸更小；相反，低電位時(shí)沉積速率很慢，晶粒有充足的時(shí)間生長(zhǎng)。????Ａｎｏｄｅ???，??—？?＋ｖｅ??Ａｕ＊?Ａｕ，?Ａｕ＊?Ａｕ＊?Ａｉｒ??Ａｕ＋?Ａｕ＊?Ａｕ＊?Ａｕ＋?Ａｕ＊?Ａｕ＊??＼ｆ?＼?／??Ｉ—Ｓｅｅｄ?ｌａｙｅｒ??Ｃａｔｈｏｄｅ?＿?ｉ??圖１－２電化學(xué)沉積金示意圖??電化學(xué)沉積按照陰極和陽(yáng)極電流波形分為直流沉積和脈沖沉積

電化學(xué)沉積作為制備金薄膜材料和金納米結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)方法，因制備的微納結(jié)??構(gòu)具有優(yōu)異的電導(dǎo)特性和強(qiáng)抗腐蝕性等特性引起廣泛關(guān)注。ＭｏｉｓＡｒｏｙｏ教授等提??出采用施加陰極電流進(jìn)行脈沖沉積，如圖１－３?（ａ），利用陽(yáng)極脈沖電流對(duì)陰極進(jìn)??行刻蝕，并系統(tǒng)研宂了陰極和陽(yáng)極脈沖的頻率、寬度、振幅等參數(shù)在晶核形成和??晶粒生長(zhǎng)過(guò)程中的作用和共價(jià)態(tài)陽(yáng)極極化對(duì)沉積過(guò)程的影響，也研宄了表面形貌??和殘余應(yīng)力形成的微觀機(jī)制??Ｍ．?Ｓ．Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋａｒ教授則研究了脈沖反向函數(shù)電流和氛化物鍍液中的電化??學(xué)沉積方法，通過(guò)對(duì)正向脈沖施加一個(gè)反向補(bǔ)償電位形成陰極電流脈沖Ｔｃ和陽(yáng)??極刻蝕電流脈沖，如圖１－３?（ｂ），通過(guò)較大的正向脈沖電流促進(jìn)晶核的生成，然??后通過(guò)隨后的較小反向脈沖進(jìn)行陰極刻蝕，抑制晶粒的生長(zhǎng)。??（ａ）?（ｂ）??Ｆｏｒｗａｒｄ?Ｔｒｍ??＜?＞?Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ｔ?Ｔ?Ｔｃ??ｎ?ｒ??Ｔ?＾??ｌ?ｉ??ｉｃ??Ｉ?豸?ｊＡ??．ｉ?Ｏｆｆ?Ｏｆｆ?Ｉ?〇???＿Ｍ＿Ｎ＿Ｉ?門廠｜門「?■??１Ｊ?ｕ?Ｌｉ?ＬＩ?Ｌ?Ｉ?＾??°＊?」ＬＩ．?ＬＪ?ｉ??■＂丨＿＿？?＃?＜?１?＾?’—＾??Ｒｅｖｅｒｓｅ，?ｒ＊．?Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?｜?Ｔａａ??圖１－３兩種脈沖反向電化學(xué)沉積波形示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于電化學(xué)沉積的高深寬比無(wú)源MEMS慣性開關(guān)的研制[J]. 杜立群,陶友勝,李爰琪,齊磊杰.  航空制造技術(shù). 2017(14)
[2]亞硫酸鹽體系置換鍍金的性能表征及工藝優(yōu)化[J]. 李冰,李寧,謝金平,范小玲,宗高亮.  電鍍與涂飾. 2016(09)
[3]電解質(zhì)組成對(duì)氯化物體系熔鹽電解Mg-La合金的影響（英文）[J]. 王世棟,李權(quán),葉秀深,孫慶國(guó),吳志堅(jiān).  稀有金屬材料與工程. 2015(07)
[4]Si深刻蝕光助電化學(xué)方法的研究[J]. 雷耀虎,郭金川,趙志剛,牛憨笨.  半導(dǎo)體技術(shù). 2010(06)
[5]電流特性和納米顆粒對(duì)電刷鍍復(fù)合鍍層耐腐蝕性能的影響[J]. 郭文才,譚俊,蘇強(qiáng),周亮.  表面技術(shù). 2008(04)
[6]無(wú)機(jī)熔鹽中脈沖鋁鍍層的研究[J]. 楊占紅,王小花,陳建華,李旺興,周韶峰,周躍華.  輕金屬. 2007(06)
[7]電沉積納米晶鎳的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 徐劍剛,余新泉.  材料導(dǎo)報(bào). 2006(S1)
[8]國(guó)外高深寬比微細(xì)結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的發(fā)展[J]. 徐惠宇,朱荻.  傳感器技術(shù). 2004(12)
[9]化學(xué)鍍金工藝[J].   電鍍與精飾. 2004(04)
[10]氰化電鍍槽液中碳酸鹽的影響[J]. 付明.  材料保護(hù). 2002(10)

碩士論文
[1]氰化廢水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及處理技術(shù)研究[D]. 黨龍濤.西安建筑科技大學(xué) 2015
[2]硒化鎘多晶合成與單晶生長(zhǎng)工藝的改進(jìn)[D]. 何知宇.四川大學(xué) 2005



本文編號(hào)：2978850