נייר זה מטרתו להציג שיטה ליצירת סרטים חלקים ומבוקרים היטב של כסף כלוריד (AgCl) עם כיסוי ייעודי על גבי אלקטרודות סרט דק כסף.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
נייר זה מטרתו להציג שיטה ליצירת סרטים חלקים ומבוקרים היטב של כסף כלוריד (AgCl) עם כיסוי ייעודי על גבי אלקטרודות סרט דק כסף.
נייר זה נועד להציג פרוטוקול ליצירת סרטים חלקים ומבוקרים היטב של כסף/כסף כלוריד (Ag/AgCl) עם כיסוי ייעודי על גבי אלקטרודות סרט דק כסף. הסרט דק אלקטרודות כסף בגודל 80 יקרומטר x 80 יקרומטר ו 160 יקרומטר x 160 יקרומטר היו לפלט על וופלים קוורץ עם כרום/זהב (Cr/Au) שכבת הדבקה. לאחר פסיבציה, ליטוש ותהליכי ניקוי cathodic, האלקטרודות עברו לגלואוסטטי חמצון עם התחשבות בחוק האלקטרוליזה של פאראדיי כדי ליצור שכבות חלקות של AgCl עם מידה מוגדרת של כיסוי על גבי האלקטרודות כסף. פרוטוקול זה מאומת על ידי בדיקה של סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) התמונות של פני השטח של אלקטרודות מפוברק Ag/AgCl סרט דק, אשר מדגיש את הפונקציונליות ואת הביצועים של הפרוטוקול. משנה אופטימלית אלקטרודות מפוברק מפוברק כמו גם עבור השוואה. פרוטוקול זה ניתן להשתמש באופן נרחב כדי להמציא אלקטרודות Ag/AgCl עם דרישות עכבה ספציפית (למשל, בודק אלקטרודות עבור יישומים חישה עכבה כמו זרימת העכבה cy, מערכי האלקטרודה ההדדית).
האלקטרודה Ag/AgCl היא אחת האלקטרודות הנפוצות ביותר בתחום האלקטרוכימיה. הוא משמש בדרך כלל כאלקטרודה התייחסות במערכות אלקטרוכימי בשל קלות הייצור, המאפיין הלא רעיל והפוטנציאל האלקטרודה יציב1,2,3,4,5,6.
חוקרים ניסו להבין את המנגנון של אלקטרודות Ag/AgCl. שכבת המלח הכללורי על האלקטרודה נמצאה כחומר בסיסי בתגובה האופיינית לחמצון של האלקטרודות Ag/AgCl בתוך אלקטרוליט כלוריד המכיל. עבור השביל חמצון, כסף באתרים שלמות על פני האלקטרודה משלבת עם יוני כלוריד בפתרון ליצור מתחמי AgCl מסיסים, שבו הם מפוזר לקצות AgCl הופקד על פני השטח של האלקטרודה למשקעים בצורה של AgCl. השביל הפחתת כרוך היווצרות של מתחמים AgCl מסיסים באמצעות AgCl על האלקטרודה. התסביכים מתפזר למשטח הכסף ומפחית חזרה כסף אלמנטלים7,8.
המבנה של שכבת AgCl הוא השפעה מכרעת במאפיין הפיזי של אלקטרודות Ag/AgCl. יצירות שונות הראו כי השטח הגדול הוא המפתח לטופס התייחסות Ag/agcl אלקטרודות עם פוטנציאל מאוד החומר האלקטרודה יציבה9,10,11,12. לכן, חוקרים חקרו שיטות ליצירת אלקטרודות Ag/AgCl עם שטח גדול. ברואר ואח ' גילה כי באמצעות מתח קבוע במקום זרם קבוע להרכיבו אלקטרודות Ag/AgCl יגרום למבנה מאוד נקבובי AgCl, הגדלת שטח המשטח של השכבה ה-AgCl11. ספארי ואח ' ניצל את האפקט של הגבלת התחבורה ההמונית במהלך היווצרות AgCl על פני אלקטרודות כסף כדי ליצור AgCl ננוגיליונות על גבי אותם, הגדלת שטח פני השטח של שכבת AgCl באופן משמעותי12.
קיימת מגמה עולה לעצב אלקטרודות AgCl ליישומי חישה. התנגדות למגע נמוכה היא חיונית לחישת אלקטרודות. לכן, חשוב להבין כיצד ציפוי פני השטח של AgCl ישפיע על התכונה עכבה שלה. המחקר הקודם שלנו הראה כי מידת כיסוי AgCl על האלקטרודות כסף יש השפעה מרכזית על העכבה מאפיין של אלקטרודה/אלקטרוליט ממשק13. עם זאת, כדי להעריך נכון את העכבה של איש הקשר של אלקטרודות לסרט דק/AgCl, השכבה AgCl נוצר חייב להיות חלק ויש להם כיסוי נשלט היטב. לכן, דרושה שיטה ליצירת שכבות AgCl חלקות עם דרגות מוגדרות של כיסוי AgCl. עבודות נעשו כדי לטפל בצורך זה באופן חלקי. ברואר ואח ' ו-pargar et al. דנו כי ניתן להשיג agcl חלקה באמצעות זרם קבוע עדין, בדיית השכבה agcl על גבי האלקטרודה כסף11,14. קטן ואח ' הקים שכבה אחת של AgCl על דגימות הכסף שלהם והבחין בגודל של חלקיקים AgCl בודדים8. המחקר שלהם מצא כי עובי של שכבה אחת של AgCl הוא סביב 350 nm. מטרת העבודה היא לפתח פרוטוקול ליצירת סרטים עדינים ומבוקרים של AgCl עם מאפייני עכבה חזוי על גבי אלקטרודות כסף.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. ייצור שכבת הדבקה של Cr/Au באמצעות ההמראה
2. ייצור אלקטרודות לסרט דק על שכבת הדבקה באמצעות ההמראה
3. פסיבציה של וופל לחשוף רק את האלקטרודות ומשטחי המגע
4. הכנה לייצור אלקטרודות לסרט דק/Ag (שבב)
5. הכנה לייצור אלקטרודות לסרט דק/AgCl (ריאגנטים)
6. הכנה לייצור אלקטרודות לסרט דק/AgCl (אלקטרודות מאקרו)
7. Cathodic ניקוי של אלקטרודות מיקרו Ag
הערה: כל התהליכים הבאים משתמשים בCHI660D האלקטרו-מנתח/תחנת העבודה ובתוכנה הנלווית אליו.
8. הייצור של שכבה אחת AgCl על גבי אלקטרודות הסרט הדק
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 1 מראה 80 יקרומטר x 80 יקרומטר Ag/agcl אלקטרודה עם כיסוי agcl מעוצב של 50% מפוברק בעקבות פרוטוקול זה. על ידי התבוננות, האזור של התיקון agcl הוא סביב 68 יקרומטר x 52 יקרומטר, אשר תואם סביב 55% של כיסוי agcl. הדבר מראה שהפרוטוקול יכול לשלוט בכמות הכיסוי של AgCl באלקטרודות הסרט הדק. השכבה AgCl מפוברק הוא גם חלק מאוד, כפי שניכר על ידי החלקה של חלקיקי AgCl סמוכים. יתר על כן, שכבת AgCl היא רק שכבה אחת, אשר מוכחת על ידי העדר חלקיקים AgCl מוערמים וצומת Ag/AgCl י...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התכונות הפיזיות של אלקטרודה Ag/AgCl נשלטת על ידי המבנה ומבנה ה-AgCl הופקד על האלקטרודה. במאמר זה, הצגנו פרוטוקול כדי לשלוט במדויק את הכיסוי של שכבה אחת של AgCl על פני השטח של האלקטרודה הכסופה. חלק אינטגרלי של הפרוטוקול הוא צורה שונה של חוק פאראדיי של אלקטרוליזה, אשר משמש כדי לשלוט על מידת AgCl על אלקטרודות כסף הסרט הדק. ניתן לכתוב בתור:

כאשר X הוא העובי של שכבת AgCl יחידה ב-cm (350 ננומטר = 3.5 X 10
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
. למחברים אין מה לגלות
עבודה זו נתמכה על ידי מענק מקרן RGC-NSFC בחסות מועצת מענקי המחקר של הונג קונג (פרויקט מס ' N_HKUST615/14). היינו רוצים להכיר את מתקן הייצור של ננוסיסטם (NFF) של HKUST עבור ייצור המכשיר/מערכת.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| AST Peva-600EI מערכת אידוי קרן אלקטרונית | מערכת מתקדמת | לתצהיר Cr / Au | |
| AZ 5214 E Photoresist | מיקרוכימיקלים | פוטו-רזיסט לפתיחת כרית | |
| AZ P4620 Photoresist | AZ חומרים אלקטרוניים | פוטו-רזיסט להרמת Ag | |
| ברנסון / IPC 3000 פלזמה אשר | ברנסון / IPC | אפר | |
| ברנסון 5510R-MT אולטרסאונד מנקה | ברנסון אולטרסאונד | Liftoff | |
| CHI660D | CH Instruments, Inc | מנתח אלקטרוכימי | |
| דנטון אקספלורר 14 RF / DC מקרטע | דנטון ואקום | עבור Ag מקרטע | |
| FHD-5 | Fujifilm | 800768 | Photoresist פיתוח HPR |
| 504 Photoresist | OCG מיקרואלקטרוניקה חומרים NV | פוטו-רזיסט להרמת Cr/Au | |
| אידוי חומצה הידרוכלורית 37% | VMR | 20252.420 | הכנת HCl מדולל לניקוי קתודי |
| J.A. Woollam M-2000VI אליפסומטר ספקטרוסקופי | J.A. Woollam | מדידת עובי שכבת פסיבציה של סיליקון דו חמצני על דמה | |
| Multiplex CVD | מערכות | סיליקון דו חמצני פסיבציה | |
| אוקספורד RIE Etcher | מכשירי | לפתיחת כרית | |
| אשלגן כלורי | סיגמא-אולדריץ' | 7447-40-7 | ביצוע פתרונות KCl |
| SOLITEC 5110-C/PD ציפוי ידני עם ראש יחיד | Solitec עיבוד רקיקים, בע"מ | לציפוי ספינינג של photoresist | |
| SUSS MA6 | SUSS MicroTec | מסכת יישור | |
| Sylgard 184 ערכת אלסטומר סיליקון | Dow Corning | למיכל על שבב |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.