Elektroplattieren von dünnen Schichten

Quelle: Logan G. Kiefer, Andrew R. Falkowski, und Taylor D. Sparks, Department of Materials Science and Engineering, The University of Utah, Salt Lake City, UT

Galvanisieren ist ein Verfahren, bei dem elektrischer Strom verwendet wird, um gelöste Metallkationen so zu reduzieren, dass sie eine dünne Beschichtung auf einer Elektrode bilden. Weitere Dünnschichtabscheidungstechniken sind unter anderem chemische Dampfabscheidung (CVD), Spinbeschichtung, Dip-Beschichtung und Sputterabscheidung. CVD verwendet einen Gasphasenvorläufer des zu deponierenden Elements. Spin-Beschichtung verteilt den flüssigen Vorläufer zentrifugal. Die Dip-Beschichtung ähnelt der Spin-Beschichtung, aber anstatt den flüssigen Vorläufer zu spinnen, wird das Substrat vollständig darin versunken. Sputtering verwendet Plasma, um das gewünschte Material von einem Ziel zu entfernen, das dann das Substrat platten. Techniken wie CVD oder Sputtering produzieren sehr hochwertige Folien, aber dies sehr langsam und zu hohen Kosten, da diese Techniken in der Regel eine Vakuumatmosphäre und eine kleine Probengröße erfordern. Die Elektrodeposition setzt nicht auf eine Vakuumatmosphäre, die die Kosten erheblich reduziert und die Skalierbarkeit erhöht. Darüber hinaus können mit der Elektrodenposition relativ hohe Abscheidungsraten erreicht werden.

1. Bereiten Sie preußische blaue Lösung durch Mischen von 50 ml 0,05 M Salzsäure (HCl), 100 ml von 0,05 M Kaliumferricyanid (K₃[Fe(CN)₆]) und 100 ml 0,05 M Eisen(III) Chloridhexahydrat (FeCl₃.6H₂O).
2. Erstellen Sie eine Anode, indem Sie ca. 8 cm Nichromdraht (NiCr) in eine enge Spule wickeln.
3. Bereiten Sie das Kathodensubstrat vor, indem Sie die Außenbeschichtung entfernen, die die leitfähige Seite einer 5X5-Zentimeter-Platte mit ITO-beschichtetem PET schützt.
4. Bauen Sie

Qualitativ wird die in Preußisch-Blau beschichtete ITO transparent, wenn ein negatives Potential aufgebracht wird, wie in Abbildung 1 unten dargestellt. Diese Änderung kann durch Anwenden einer positiven Spannung rückgängig gemacht werden.

Abbildung 1:Preußisch-Blau in seine...

Die Elektrodeposition, wie in diesem Experiment gezeigt, ermöglicht die Veränderung der Oberflächeneigenschaften eines Materials innerhalb einer minimalen Volumenänderung. Bei der Elektrodenposition wird ein elektrischer Strom durch eine elektrolytische Lösung zwischen Anode und Kathode geleitet. Die positiv geladenen Kationen in der Elektrolytlösung werden angezogen und auf die negativ geladene Kathode abgelagert. Einmal abgelagert, gewinnen die Atome in der Schicht Elektronen durch den Prozess der Reduktion.