电化学刻蚀法制备LaB_6场发射微尖锥阵列

采用电化学刻蚀方法,成功制备出单尖的六硼化镧、钼、钨及钨铼合金场发射冷阴极尖锥,并对这几种场发射单尖锥阴极的电子发射性能进行了测试比较。结果表明,LaB6作为场发射阴极,具有良好的发射性能和稳定性。在〈111〉面单晶LaB6基片上,用PECVD法沉积非晶硅作掩膜,制备出具有一定高度的LaB6微尖锥场发射阵列,结果发现,LaB6基底较为平整,尖锥阵列呈现出各向异性。该结论对LaB6材料在场发射阴极方面的进一步研究具有重要的指导意义。

钛表面电化学刻蚀及HAP/Ti复合生物材料的研究

电化学沉积法在光滑钛表面上得到的羟基磷灰石涂层存在着不耐载荷,应力作用下结合界面易被破坏的缺陷.本文采用电化学刻蚀技术在钛表面形成微观的粗糙结构.然后用电化学方法在粗糙化的钛表面直接沉积纯的羟基磷灰石,并应用XRD,SEM,FTIR漫反射光谱,电化学交流阻抗及拉伸结合力实验等对复合膜层的化学组成、结构及力学性能进行表征.结果表明,钛表面经粗糙化后可改善羟基磷灰石与钛基体之间的界面状况,显著提高羟基磷灰石涂层与钛基体的结合力.实验表明,电化学沉积可获得纳米尺度均匀致密的纯羟基磷灰石涂层,有望提高植入体的表面生物活性.

光助电化学刻蚀法制作大面积高深宽比硅深槽

为解决用光助电化学刻蚀法制作大面积高深宽比硅深槽过程中出现均匀性差的问题,在分析了传统光助电化学刻蚀装置中存在的不足的基础上,设计并制作了一套新型大面积光助电化学刻蚀装置.该装置通过特殊设计的花洒式溶液循环机构和水冷隔热系统,解决了大面积硅片在长时间深刻蚀过程中出现的溶液升温和气泡堆积的问题.借助这套装置能够实现127 mm(5 inch)及以上大面积硅片的均匀深刻蚀.同时,通过采用以0.01 A/min的速率逐步增加刻蚀电流的方法,来补偿侧向腐蚀对槽底电流密度的影响,保证了整个刻蚀过程中硅深槽形貌的一致性.最终在整个127 mm硅片上制作出了各处均匀一致的硅深槽,深度达60μm、深宽比在20以上.

利用电化学刻蚀工艺制备p型硅基大孔深通道阵列

在自制的三极电解槽中,采用浓度不同的氢氟酸(HF)电解液在一定掺杂浓度的p型硅基上,研究了大孔深通道阵列的形成过程。通过一系列实验、电化学测试与分析,从理论上论述了p型大孔深通道阵列的形成微观机制,同时解释了电化学刻蚀反应与HF浓度的关系,指出了HF浓度决定电化学反应刻蚀的进行与否与样品质量的关键。提供了一种利用电化学刻蚀工艺制备p型大孔深通道阵列经济实用的方法,实验结果对其形成具有指导意义。

基于电化学刻蚀与微电铸工艺的微流控芯片模具制作

为解决微流控芯片模具在微电铸工艺中铸层与基底结合力差的问题,在光刻工艺的基础上,采用掩膜电化学刻蚀和微电铸相结合的方法,制作出了结合力较好的镍基双十字微流控芯片模具。针对掩膜电化学刻蚀的工艺参数进行了试验研究,选定了制作微流控芯片模具的最佳工艺参数,解决了酸洗引起胶膜脱落失效、刻蚀引起侧蚀等问题。使用剪切强度表征界面结合强度,运用剪切法测量了微电铸层与基底的剪切强度,定量分析了酸洗工艺和刻蚀工艺的参数对界面结合强度的影响。试验结果表明,酸洗20s后电铸层与基底的剪切强度相对于直接电铸提高了98.5%,刻蚀5min后剪切强度提高了203.6%。刻蚀5min后的剪切强度相对于酸洗20s后电铸的剪切强度提高了53.0%。本文提出的方法能够有效提高铸层与基底的界面结合强度,延长微流控芯片模具的使用寿命。

附加液膜电化学刻蚀法制备微细工具电极的工艺研究

为提高微细工具电极的微细程度,提出一种附加液膜电化学刻蚀法制备微细工具电极的新方法,进行相关工艺试验研究。对比试验结果表明,附加液膜电化学刻蚀法制备的工具电极尖端半径均比传统液膜电化学刻蚀法制备的半径小;附加液膜类型对工具电极尖端半径影响试验结果表明,(胶水)附加液膜制备的工具电极尖端半径尺寸和电极锥度最小,其次为(植物油)附加液膜,最大为(去离子水)附加液膜;而初始半径为250μm的钨棒在附加液膜(胶水)试验中出现特例,这是由于刻蚀时间过长胶水固化而引起的工具电极尖端过腐蚀所导致。

液膜电化学刻蚀法制备纳米电极的数学模型

介绍了液膜电化学刻蚀法制备纳米电极的原理及过程。根据钨棒刻蚀后的几何形状、电化学反应的基本原理及液体表面张力相关理论,建立了纳米电极制备的数学模型,为液膜电化学刻蚀法制备纳米电极奠定了理论基础。

金属表面微坑阵列掩膜电化学刻蚀技术研究

采用负胶光刻工艺制备了微坑阵列胶模,通过实验分析了抛光工艺对刻蚀均匀性的影响,解决了微坑阵列刻蚀缺陷的问题。研究了酸洗对基板刻蚀的影响,得出酸洗可改善刻蚀均匀性的结论,并通过调节溶液p H值的方法解决了溶液沉淀的问题。分析了掩膜孔径对刻蚀均匀性的影响,并利用自行搭建的电化学刻蚀装置完成了直径60μm、深11μm的微坑阵列刻蚀。实验结果验证了掩膜电化学刻蚀工艺的可行性,为金属表面微小图形的制作提供了一种可行的方案。

含氟水溶液中电化学刻蚀氟化WO_3薄膜电极增强可见光光电化学性能

报道了在含氟的酸性水溶液中,对电沉积制备的WO3薄膜电极进行电化学刻蚀,并采用光电化学、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱、光致发光(PL)等方法对电极进行了表征.结果表明,刻蚀使电极比表面积增大,质量减少,重要的是可使电极表面状态发生变化.在相同催化剂质量和比表面积的条件下,这种变化显著提高了WO3薄膜电极在可见光和紫外-可见光照下的光电转换性能.机理研究表明,电极光电化学性能提高可归因于刻蚀使电极表面发生氟化,光生载流子表面复合中心数目减少,平带电位负移.刻蚀对电极的吸光性质和晶体结构等未检测出明显变化.氟化电极在酸性中具有良好的光电化学稳定性.

基于硝酸钾溶液的GaN电化学刻蚀技术

采用基于硝酸钾溶液的电化学刻蚀工艺,通过横向刻蚀牺牲层的方法,在金属有机化学气相沉积法生长的氮化镓(GaN)外延层上实现了纳米孔与纳米薄膜两种结构。通过扫描电子显微镜(SEM)对GaN的表面和截面进行了对比表征。结果表明,由于在刻蚀过程中氧气的产生,相比于稳定性很好的SiO2,易于氧化剥落的光刻胶在大电压刻蚀下存在着明显的缺陷;在刻蚀电压为12~22 V时牺牲层可以被刻蚀出纳米孔结构,且随着电压的增加刻蚀孔也会增大;在刻蚀电压为23 V及以上电压时牺牲层被完全去除;刻蚀过程中刻蚀速率逐渐降低,100μm的纳米薄膜可在270 s时制作完成。

电化学刻蚀多孔硅阵列的形貌研究

采用电化学刻蚀法在P型硅中制备多孔阵列结构。通过实验研究和理论分析，分别讨论硅片电阻率、电流密度、电解液组分对多孔硅形貌的影响。结果表明，在P型硅中电阻率决定了孔洞能否形成；改变电流密度，可以有效调控孔径大小；在电阻率30~50Ω＆#183;cm、电流密度20×10^–3A/cm^2的条件下，可以得到最优化多孔硅结构。通过模板引导法制备了高度有序的多孔硅阵列，孔径2.5μm，周期4μm。在电解液中添加十六烷基三甲基氯化铵（CTAC），反应生成的气泡更容易逸出，有利于改善多孔硅阵列形貌。研究成果为基于硅孔洞填充的像素化X射线闪烁转换屏的研制提供了必要的基础。

电化学刻蚀及类金刚石薄膜对2024铝合金疏水性能影响

材料表面的疏水性决定了其耐蚀及防污性能。采用电化学刻蚀技术在2024铝合金表面制备具有微-纳米尺寸的粗糙结构,再利用等离子体增强化学气相沉积技术在其表面制备类金刚石薄膜,采用半球法计算刻蚀及镀膜后的接触角,利用扫描电镜观察刻蚀后的表面形貌,研究刻蚀电流密度及刻蚀时间对薄膜疏水性能的影响机制。结果表明,电化学刻蚀能够明显改善2024铝合金的表面疏水性。本实验范围内,刻蚀时间为100 s且电流密度为2.6 A/cm^(2)时,试样表面微/纳浮突结构相对均匀,疏水性能较高;镀DLC膜后,表面自由能为32.32 mN/m,仅为基体的一半;低自由能进一步提高铝合金表面疏水性能。

双槽法KOH溶液电化学刻蚀金刚线切割多晶硅片的研究

为探讨金刚线切割多晶硅片的制绒方法和工艺,采用双槽法在KOH溶液中对金刚线切割的多晶硅片进行电化学刻蚀。实验研究了电化学刻蚀前的化学预处理、溶液浓度、外加电压及溶液温度对电化学刻蚀的试样形貌及其反射率的影响。结果表明,多晶硅片经过化学预处理可产生后续电化学刻蚀的激活点或诱发点,提高了电化学刻蚀的均匀性;KOH溶液浓度、刻蚀电压和溶液温度都对多晶硅片的电化学刻蚀的表面形貌和反射率有重要影响。通过分析讨论,得出了多晶硅片化学预处理和电化学刻蚀的优化工艺及其参数。

电化学刻蚀方法制备半导体材料纳米阵列

电化学刻蚀方法是一种非常简单实用的制备规则纳米阵列结构的方法.本文简述了用电化学刻蚀方法制备InP以及Si规则纳米阵列的方法.SEM图像给出了这些规则纳米阵列的结构.

电化学刻蚀法制备铝合金超疏水表面及其润湿性转变

目的通过简易环保的方法在铝合金基体上制备超疏水表面。方法采用电化学刻蚀和空气中保存法在铝合金基体上制备超疏水表面,用扫描电子显微镜、粗糙度测量仪和光学接触角测量仪对所得样品的微观形貌、表面粗糙度和润湿性进行分析。结果水滴在铝合金表面的接触角随着保存时间的增加而增大,电化学刻蚀所得超亲水表面逐渐表现出超疏水特性。12 d后表面趋于稳定,水滴在铝合金表面的接触角和滚动角分别为(152.3±4.5)°和(6.4±2.2)°。随着电化学刻蚀时间的增加,铝合金表面的润湿性减小。热处理可以使超疏水表面转为超亲水表面,在空气中保存后表面又恢复疏水性。结论试验所用中性环保的NaCl溶液作为电解液,极大地降低了试验对人体和环境的危害。并未使用有害的二次化学涂层作为表面能修饰材料,提高了试验的安全性和超疏水表面的稳定性。通过此简单环保的电化学刻蚀和空气中保存的方法成功地在铝合金基体上制备出了超疏水表面,所得表面展现出良好的疏水特性。

基于光电化学刻蚀的GaN微纳加工研究

开发了自制可视化光电化学微纳加工装置,对三电极体系中GaN表面的光电化学刻蚀进行研究。在酸性电解液中,光生空穴迁移到GaN/电解液的表界面,使得GaN表面发生氧化刻蚀反应。通过倒置光学显微镜连接CCD相机实时采集样品在刻蚀过程中的动态图像,观察反应的进程。通过扫描电子显微镜(SEM)对刻蚀后GaN的表面进行了表征。研究结果表明,在0.5V的刻蚀电压下GaN表面形成了多孔纳米结构。

核物理电化学刻蚀分析中智能化高压电源的研制

提出了一种用于电化学刻蚀（ECE）分析的可编程高压电源实现方案。利用MAX038作为波形发生器,采用P89LPC936 MCU进行控制。电源的输出频率可达2 kHz,电压峰—峰值可达8000 V。由于系统采用了MCU控制,提高了电源的输出频率和电压的精度,增强了电源的可靠性,并具有工作数据的记录功能。

燃料电池多孔电极的电化学刻蚀处理及性能

采用电化学阴极刻蚀的方法对磁控溅射制备的铂气体扩散电极进行处理,考察了不同刻蚀电势和时间所制备样品的电化学行为。结果表明,与未刻蚀的电极相比,刻蚀后的电极电化学活性面积(ECSA)提高16.6%,氧还原半波电位正移15~20 mV,质量比活性(MA)和面积比活性(SA)分别提高27.2%和48.4%。X射线衍射光谱法(XRD)、透射电子显微镜法(TEM)等物性表征表明刻蚀后的电极中铂的晶型并未改变,但其分散性和颗粒形状有所变化,推测为电极电化学活性面积提高,因此提高了电极氧还原性能。

电化学刻蚀法制备合金微电极及其性能研究

采用电化学刻蚀法制备了合金微电极。用扫描电镜(SEM)表征了微电极的表面形貌并估计了有效半径;在室温下用电化学工作站对微电极进行循环伏安特性分析。表征结果表明:使用0.1 mol/L的KCl溶液,5 V电压条件下所制备的微电极的性能最佳,其有效半径在5 m以下;循环伏安响应曲线表明所制备电极的导电性能良好;微电极具有较好的稳定性。

电化学刻蚀半导体的结构分析

结合多孔硅(Si)、多孔砷化镓(GaAs)以及多孔磷化铟(InP)的不同孔形貌,综合分析了元素半导体硅及Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体GaAs、InP的刻蚀结构,系统地阐述了晶体结构在电化学刻蚀中的作用。化合物半导体由于存在晶格极化和各向异性,使得不同晶面的溶解速率或钝化速率不同,导致孔沿着溶解速率较大的方向生长,钝化速率较大的晶面成为孔壁,在一定程度上影响了孔的形状、大小及周期性排列等特征。用电流控制模型对不同孔的生长过程进行了较好的解释,进一步证明了晶体的结构特征对其产生的重要影响。