銅、鈷及銅鈷合金的電結(jié)晶及Co-Cu多層膜的電化學(xué)制備.pdf

1、本論文圍繞多層膜Co/Cu的電化學(xué)制備進(jìn)行了一些相關(guān)的基礎(chǔ)研究.制備了高擇優(yōu)取向的Cu鍍層做為制備多層膜的基底;研究了Cu和Co電結(jié)晶的初期行為,初步探討了電化學(xué)因素對(duì)多層膜結(jié)構(gòu)的影響.應(yīng)用電化學(xué)測(cè)試技術(shù),配合掃描電鏡,研究了電流密度、攪拌方式及添加劑對(duì)Cu鍍層擇優(yōu)取向、微結(jié)構(gòu)及表面形貌的影響.采用恒電流方法在H<,2>SO<,4>-Cu<,2>O<,4>電解液中,低電流密度下能夠得到(220)取向的高擇優(yōu)鍍層;高電流密度下,得到(11

2、1)取向的高擇優(yōu)鍍層,高擇優(yōu)取向的電沉積層表面顆粒呈均勻排列,在(220)擇優(yōu)時(shí)為網(wǎng)狀,(111)擇優(yōu)時(shí)為非常明顯的六棱錐,電流密度是造成Cu鍍層織構(gòu)和表面形貌變化的主要原因,提出了電流密度變化引起的Cu鍍層擇優(yōu)取向晶面的轉(zhuǎn)化歸因于晶面生長(zhǎng)方向及生長(zhǎng)速度競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果,攪拌作用加強(qiáng)和鍍層厚度增大有利于織構(gòu)的形成.鍍層厚度增大,織構(gòu)增大.在硫酸鹽鍍液中加入氯離子,Cu的沉積速度加快;而加入聚乙二醇(PEG),對(duì)Cu的沉積具有明顯的阻化作用,阻

3、化作用隨PEG的分子量和濃度增大.單獨(dú)加入氯離子和PEG對(duì)Cu的織構(gòu)影響不是很明顯,但是這兩種添加劑具有協(xié)同作用,在寬的電流密度范圍,很容易得到(220)取向的高擇優(yōu)鍍層.采用線性掃描伏安法(CV)和計(jì)時(shí)安培法(CA)研究了0.05MCuSO<,4>-0.5MH<,2>SO<,4>電解液中銅在玻碳電極上電結(jié)晶的初期行為.CV實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明銅在玻碳基體上的沉積沒(méi)有經(jīng)過(guò)UPD過(guò)程;CA實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Cu的電結(jié)晶按瞬時(shí)成核和三維生長(zhǎng)方式進(jìn)行,氯

4、離子不改變Cu的電結(jié)晶機(jī)理,而PEG改變了銅的成核機(jī)理,并且隨著過(guò)電位的增大,Cu的成核機(jī)理從連續(xù)向瞬時(shí)轉(zhuǎn)化.采用電化學(xué)方法及SEM對(duì)Co及Co-Cu合金的電化學(xué)初期行為進(jìn)行了研究.結(jié)果表明在0.05MCoSO<,4>中,Co電沉積初期行為是受擴(kuò)散控制的、瞬時(shí)成核、三維生長(zhǎng)的過(guò)程.在1.0MCoSO<,4>的濃溶液中,Co的電結(jié)晶過(guò)程很復(fù)雜,是由受界面控制的多個(gè)成核過(guò)程構(gòu)成的.初步探討了在擇優(yōu)Cu上面制備多層膜的電化學(xué)條件及其對(duì)結(jié)構(gòu)的影