最新§74-化学溶液镀膜法课件PPT.ppt

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1、§74-化学溶液镀膜法一、化学反应沉积镀膜法无电源电镀方法，依靠化学反应在基体上沉积薄膜的技术。制膜反应复杂，沉积过程中参数难于控制，膜纯度不高，也易受污染；有时还要求基底耐高温，耐腐蚀等，应用有限；但设备简单，效率高，成本低，也还有一定的应用，特别是在光学膜的制备上。包括：化学镀、浸镀和溶液水解镀膜法等。1.化学镀——无电源电镀——利用还原剂在所镀物质的溶液中发生化学还原作用，在镀件的固液两相界面上析出并沉积得到镀层的技术。要求：还原剂的电位必须比沉积金属的电离电位低!(1)表面的自催化作用例如：镀Ni或Cu,以次磷酸盐和甲

2、醛为还原剂，提供电子：Me2++2e-(来自还原剂)表面催化Me这种反应只能在具有催化作用的表面上进行，而且一旦沉积开始，沉积出来的金属就必须能继续这种催化作用，即每层淀积原子就变成了下层淀积的催化剂，这样，沉积过程才能连续进行，镀层才能加厚。所以说，化学镀是一种受控自催化的化学还原过程。3.溶液水解镀膜法（1）实质：将元素周期表中Ⅳ族和Ⅲ、V族中某些元素合成烃氧基化合物，利用一些无机盐类（如氯化物、硝酸盐、乙酸盐等）作为成膜物质。将这些成膜物质溶于某些有机溶液，如乙酸或丙酮中便成为镀液，将它放在镀槽中旋转的平面玻璃镀件表面

3、上，因发生水解作用而形成胶体膜，然后进行脱水，最后便获得该元素的氧化物薄膜;例如,用钛酸乙酯[Ti(OC2H5)4]和硅酸乙酯[Si(OC2H5)4]制成三层宽带增透膜：Si(OC2H5)4+4H2OH4SiO4+4C2H5OHH4SiO4SiO2+2H2OTiO2+SiO2+TiO2/4~/2~/4三层宽带增透膜（2）对镀材的要求①有机极性溶液应有足够宽的溶解度范围，用水不好；②有少量水参与时应易水解；③水解后形成的薄膜应不溶解，易去掉挥发物；④在较低温度下能够充分脱水;⑤膜层与基体有良好而持久的吸附能力。（3）特点

4、成膜工艺复杂，膜厚监控不能自动化，手工操作多；设备简单，成本低；化学键结合，附着力强。（4）用途镀制可见光透过膜——TiO2、SiO2膜等，广泛应用。二、阳极氧化法1.方法阀型金属——作阳极石墨或金属——作阴极加上合适的直流电压时，会在阳极金属的表面上形成硬而稳定的氧化膜，这个过程称为阳极氧化，此法制膜称为阳极氧化法。图8.4.2阳极氧化镀膜法2.阳极氧化膜的整流特性阳极氧化膜的组成在厚度上是不均匀的。靠近金属（如Al）一边的为富Al3+离子的膜，而靠近电解液一边的则为富氧离子的膜。薄膜表现为PIN的结构，即在电解液一边，存在

5、一个空穴导电型半导体薄膜（P层），而贴近金属一边，则存在一个电子型半导体薄层（N层），这两层之间被一个等量比的Al2O3绝缘层（I层）分开。于是阳极氧化膜正向施加电压时电流被阻挡，但反向时却能导通，使它具备了整流特性。图8.4.3阳极氧化膜的整流特性3.用途镀介质膜，电解电容器膜，氧化铝纳米阵列膜等。图8.4.4AAM膜的纳米孔阵列（AFM照片）三、电镀（阴极沉积法）1.原理阳极失去电子——溶解阴极得到电子——沉淀2.法拉第定律Q=F·nF=96484库仑阴极表面沉积膜质量∝Q图8.4.5电镀示意图4.对镀层的基本要求镀前

6、彻底清洗具有细致紧密的结晶，镀层平整，光滑牢固，无针孔、麻点等。5.影响因素镀液的成分、浓度、电流密度、温度等；阳极材料的纯度；镀液pH值等。3.电镀液单盐：硫酸盐，氯化物等，安全、便宜；膜层粗糙；镀Ni等；络合盐：氰化物等，价贵、毒大；膜层致密；镀Cu,Ag,Au等。6.优缺点a.常温下进行;b.膜层细致紧密、平整、光滑牢固、无针孔、不粗糙;c.厚度容易控制;d.设备不太复杂，效率也较高。优点缺点a.影响因素多；b.只能在金属上镀膜。§8.5液相外延制膜法(LPE)外延，包括气相外延，液相外延，分子束外延；液相外延——含熔质

7、的溶液(或熔体)借助过冷而使溶质在衬底上以薄膜形式进行外延生长的方法；LPE首先用于外延GaAs并形成PN结；LPE仍然是制备高纯Ⅲ—V族化合物的有效方法之一。一、液相外延（LiquidPhaseEpitaxy,简称LPE）二、LPE生长系统与生长工艺1.卧式LPE生长系统溶液（或熔体）借助过冷而使溶质在衬底上以单晶膜的形式生长的方法。在整个生长周期中，衬底和溶液的温度大体上相等，液相外延法生长薄膜晶体是在接近平衡的条件下进行——可得到缺陷很少的单晶薄膜。（1）水平倾斜管法生长工艺要点：a.炉子倾斜前，让衬底和溶液几乎处于同

8、一温度；b.倾斜炉子，溶液浸泡衬底，此时不长也不溶解，只腐蚀掉衬底很薄一层，以除去机械损伤产生平结。最好温度稍低一点，以防止衬底浸蚀或溶解太多；c.T↘,让晶体在基底上外延生长；d.将炉子倾回原位，让溶液从晶片上滚掉，或使用擦拭装置刮掉母液。图8.5.1水平倾斜管液相外延生长