脈沖電鍍納米級金層工藝分析.pdf

1、本文針對在單晶硅襯底上經(jīng)脈沖電鍍獲取納米級金層這一工藝進行研究。重點在于從電化學、固體物理等理論知識入手，對具體工藝參數(shù)進行研究和確定，從而謀求獲取平均半徑在納米級的金鍍層。具體內(nèi)容主要包括如下幾個方面：
　　 首先從電化學理論入手，分析在通電金屬溶液中電極電位、過電位和電流密度等參數(shù)之間的關(guān)系。在電鍍過程中，陰極上硅晶片表面的電流密度對在其上生成的金鍍層顆粒大小有直接作用。我們經(jīng)由Nernst方程入手，可以在如上幾個參數(shù)間建立

2、聯(lián)系，為下一步精確控制金層顆粒建立基礎。經(jīng)過實驗驗證，此部分的理論分析的結(jié)論可以較好的控制金層顆粒大小。接著通過法拉第定律，對生成金層厚度進行理論計算，然后通過具體實驗來對理論值進行驗證比較，目的是能夠在確定電流密度和電鍍時間的前提下，對獲得金鍍層的厚度進行較為精確的控制。經(jīng)過后續(xù)實驗驗證，從法拉第定律入手控制金鍍層厚度是比較成功的，在確定參數(shù)下得到的金鍍層厚度和理論值較為接近。最后，借助金屬物理和Hoffman-Laurizen成核理

3、論對生成金顆粒半徑尺寸進行分析，可以獲取金鍍層中金顆粒半徑變化關(guān)系，我們通過在不同參數(shù)下對得到的樣片進行測量，可以得到金顆粒半徑相對電流密度的比值，這個數(shù)值和理論值也是較為吻合的。
　　 具體實驗過程中，需要選取不同的電鍍液進行比較，確定選取電化學性質(zhì)最為穩(wěn)定的鍍液進行實驗，并且在實驗中要時刻注意其中金離子濃度變化。然后按照下述過程進行具體操作：1、對硅晶片進行切割、清洗；2、在樣片上進行原子濺鍍，得到厚度在50納米左右的金層；

4、3、對電鍍液進行調(diào)配，確定其成分、溫度并采用氨水控制其PH值；4、進行脈沖電鍍；5、對樣片進行清洗然后用光學顯微鏡進行觀察；6、使用臺階儀對金層平整度和厚度進行測量；7、使用掃描電子顯微鏡對所得金鍍層表面進行微觀觀測并對其中金顆粒半徑尺寸進行測量。實驗中，根據(jù)理論分析的結(jié)果設置不同組實驗參數(shù)，然后按步驟進行實驗。最終結(jié)果顯示，在控制金層厚度方面，理論值可以較好的指導實際工藝。而在控制金顆粒大小方面，實驗中得到的金鍍層中金顆粒尺寸在150