氧化亞銅電沉積過(guò)程的橢圓偏振光譜法研究.pdf

1、鎳(Ni)金屬銀白色單一外觀嚴(yán)重限制其在裝飾用品和藝術(shù)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，為了提升鎳的裝飾價(jià)值，采用電沉積方法在鎳基底表面沉積一層氧化亞銅(Cu2O)薄膜。當(dāng)沉積的Cu2O膜層非常薄的時(shí)候，由于干涉效應(yīng)薄膜會(huì)隨著厚度的改變而呈現(xiàn)出多種顏色，從而大大豐富鎳金屬表面的色彩。然而Cu2O薄膜產(chǎn)生干涉效應(yīng)時(shí)厚度和其對(duì)應(yīng)顏色的波長(zhǎng)相當(dāng)，膜層厚度測(cè)量難度較大。本文則采用高精度、高靈敏度的反射式橢圓偏振光譜法測(cè)量電沉積Cu2O薄膜厚度，研究在電沉積過(guò)程中實(shí)

2、驗(yàn)條件對(duì)Cu2O薄膜膜厚、顏色的影響。
　　對(duì)樣品進(jìn)行表征：SEM表明Ni基底和沉積膜層表面都存在一定的粗糙度，XPS則證明沉積膜層成分為Cu2O，而且在靠近粗糙Ni基表面的區(qū)域Cu2O含量呈梯度變化。根據(jù)樣品的形貌和組分表征結(jié)果，建立三層膜模型：利用EMA模型將粗糙的樣品表面模擬為Cu2O與空氣的混合層，第二層為純組分的Cu2O，第三層則仍然用EMA將粗糙Ni基底的表面模擬為Ni與Cu2O的混合層，并利用Graded模型將Cu2

3、O含量模擬成在Ni基底表面垂直方向上梯度分布。三層膜模型擬合得到的理論曲線與實(shí)驗(yàn)曲線吻合。
　　首先利用直流Hull槽實(shí)驗(yàn)結(jié)合橢圓偏振光譜法分別研究檸檬酸鈉和酒石酸鉀鈉兩種添加劑對(duì)彩色電沉積效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加劑能提高電解液的覆蓋能力和分散能力，從而有效改善彩色電沉積效果，并且在一定范圍內(nèi)隨著添加劑用量增加效果越好。與檸檬酸鈉相比，酒石酸鉀鈉能更顯著提升電解液均鍍能力，進(jìn)而沉積得到顏色均勻的樣品。在本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)酒石酸鉀鈉

4、添加的濃度為20g/L時(shí)彩色電沉積效果最佳。為了研究膜層厚度與顏色之間的關(guān)系，根據(jù) Hull實(shí)驗(yàn)確定的最佳條件，以沉積時(shí)間為變量采用直流電沉積法在4cm2平面電極上沉積Cu2O薄膜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膜層顏色會(huì)隨著沉積時(shí)間改變，并且隨著時(shí)間增加膜層顏色還會(huì)表現(xiàn)出循環(huán)變換；膜層顏色的改變其實(shí)是膜厚的改變，橢偏測(cè)量結(jié)果顯示，隨著時(shí)間增加膜厚也相應(yīng)地增加，而且膜層厚度與電沉積時(shí)間呈線性關(guān)系：dtotal=9.232+0.434t(nm)。
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