Bu yazı, ince film gümüş elektrotlar üstüne belirlenmiş kapsama gümüş klorür (AgCl) pürüzsüz ve iyi kontrollü filmler oluşturmak için bir yöntem sunmayı amaçlamaktadır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu yazı, ince film gümüş elektrotlar üstüne belirlenmiş kapsama gümüş klorür (AgCl) pürüzsüz ve iyi kontrollü filmler oluşturmak için bir yöntem sunmayı amaçlamaktadır.
Bu makale, ince film gümüş elektrotların üzerine belirlenmiş kapsama alanı ile gümüş/gümüş klorür (Ag/AgCl) ile düzgün ve iyi kontrol edilmiş filmler oluşturmak için bir protokol sunmayı amaçlamaktadır. İnce film gümüş elektrotlar 80 μm x 80 μm ve 160 μm x 160 m ölçülerinde krom/altın (Cr/Au) tabakası ile kuvars gofretlerine püskürtüldü. Pasifasyon, parlatma ve katodik temizleme işlemlerinden sonra elektrotlar Faraday'ın Elektroliz Yasası göz önünde bulundurularak galvanostatik oksidasyona uğrar ve gümüş elektrotun üzerine belirli bir kapsama derecesi ile AgCl'nin düzgün tabakalarını oluştururlar. Bu protokol, protokolün işlevselliğini ve performansını vurgulayan, imal edilen Ag/AgCl ince film elektrotlarının yüzeyinin taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntülerinin incelenmesi ile doğrulanır. Sub-optimal imal elektrotlar karşılaştırma için de imal edilir. Bu protokol, ag/AgCl elektrotlarının belirli empedans gereksinimleriyle (örneğin, empedans akış sitometrisi ve interdigitated elektrot dizileri gibi empedans algılama uygulamaları için pronedans elektrotlar) imalatında yaygın olarak kullanılabilir.
Ag/AgCl elektrodu elektrokimya alanında en çok kullanılan elektrotlardan biridir. En yaygın üretim kolaylığı nedeniyle elektrokimyasal sistemlerde referans elektrot olarak kullanılır, toksik olmayan özelliği ve kararlı elektrot potansiyeli1,2,3,4,5,6.
Araştırmacılar Ag/AgCl elektrotlarının mekanizmasını anlamaya çalıştılar. Elektrot üzerindeki klorür tuzu tabakası, Elektrolit içeren bir klorürdeki Ag/AgCl elektrodumunun karakteristik redoks reaksiyonunda temel bir malzeme olarak bulunmuştur. Oksidasyon yolu için, elektrot yüzeyindeki kusurluluk bölgelerindeki gümüş, çözeltideki klorür iyonlarıyla birleşerek çözünür AgCl kompleksleri oluşturur ve elektrotun yüzeyine yayDıkları AgCl'nin kenarlarına AgCl şeklinde çökeltme için dağıtırlar. Azaltma yolu elektrot üzerinde AgCl kullanarak çözünür AgCl komplekslerinin oluşumunu içerir. Kompleksleri gümüş yüzeye yayılır ve temel gümüş7,,8geri azaltır.
AgCl tabakasının morfolojisi Ag/AgCl elektrotlarının fiziksel özelliğinde önemli bir etkidir. Çeşitli çalışmalar büyük yüzey alanı son derece tekrarlanabilir ve kararlı elektrot potansiyelleri9,10,11,12ile referans Ag / AgCl elektrotlar oluşturmak için anahtar olduğunu gösterdi. Bu nedenle, araştırmacılar geniş bir yüzey alanına sahip Ag / AgCl elektrotlar oluşturmak için yöntemleri araştırdık. Brewer ve ark. Ag / AgCl elektrotlar imal etmek için sabit akım yerine sabit voltaj kullanarak agcl tabakasının yüzey alanını artırarak, son derece gözenekli AgCl yapısı neden olacağını keşfetti11. Safari ve ark. gümüş elektrotların yüzeyinde AgCl oluşumu sırasında kitle taşıma sınırlama etkisi yararlandı bunların üzerine AgCl nanosheets oluşturmak için, AgCl tabakasının yüzey alanını önemli ölçüde artırarak12.
Algılama uygulamaları için AgCl elektrot tasarımı için yükselen bir eğilim vardır. Düşük temas empedansı elektrotları algılamak için çok önemlidir. Bu nedenle, AgCl yüzey kaplama empedans özelliğini nasıl etkileyeceğini anlamak önemlidir. Önceki araştırmalarımız, gümüş elektrot üzerindeki AgCl kapsamının derecesinin elektrot/elektrolit arabiriminin empedans karakteristiği üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir13. Ancak, ince film Ag/AgCl elektrotlarının temas empedansını doğru tahmin etmek için, oluşan AgCl tabakası pürüzsüz olmalı ve iyi kontrollü kapsama alanına sahip olmalıdır. Bu nedenle, AgCl kapsama belirlenen dereceleri ile pürüzsüz AgCl katmanları oluşturmak için bir yöntem gereklidir. Bu ihtiyacı kısmen gidermek için çalışmalar yapılmıştır. Brewer ve pargar ve ark. pürüzsüz bir AgCl yumuşak bir sabit akım kullanılarak elde edilebilir tartışıldı, gümüş elektrot üstüne AgCl tabakası imal11,14. Katan ve ark. gümüş örnekleri üzerinde AgCl tek bir tabaka oluşturdu ve bireysel AgCl parçacıklarının boyutunu gözlenen8. Onların araştırma AgCl tek bir tabaka kalınlığı yaklaşık 350 nm olduğunu bulundu. Bu çalışmanın amacı, gümüş elektrotların üzerine öngörülen empedans özellikleri ile AgCl'nin ince ve iyi kontrollü filmlerini oluşturacak bir protokol geliştirmektir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. Kalkış kullanarak Cr/Au yapışma tabakasının imalatı
2. İnceli film Ag elektrotlarının kalkış kullanarak yapışma tabakasında imalatı
3. Sadece elektrotlar ve temas pedleri ortaya çıkarmak için gofret passivation
4. İnce film Ag/AgCl elektrotlarının (talaş) imalatına hazırlık
5. İnce film Ag/AgCl elektrotlarının imalatına hazırlık (reaktifler)
6. İnce film Ag/AgCl elektrotlarının (makro elektrotlar) imalatına hazırlık
7. Mikro Ag elektrotlarının katodik temizliği
NOT: Aşağıdaki işlemlerin tümü CHI660D elektrokimyasal analizör/iş istasyonu ve beraberindeki yazılımı kullanmaktadır.
8. İnce film Ag elektrotların üstüne tek katmanlı AgCl imalatı
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Şekil 1, bu protokolden sonra P imal edilmiş tasarlanmış AgCl kapsama alanına sahip 80 μm x 80 m Ag/AgCl elektrodu göstermektedir. Gözlem olarak, AgCl yama alanı yaklaşık 68 μm x 52 μm, Hangi AgCl kapsama yaklaşık% 55 karşılık gelir. Bu, protokolün ince film Ag elektrotlarında AgCl kapsama alanını hassas bir şekilde kontrol edebildiği anlamına gelir. Üretilen AgCl tabakası da çok pürüzsüzdür, bitişik AgCl parçacıklarının kümelenme ile belirgin. Ayrıca, AgCl t...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Ag/AgCl elektrotunun fiziksel özellikleri morfolojisi ve elektrot üzerine biriken AgCl'nin yapısı tarafından kontrol edilir. Bu yazıda, gümüş elektrotun yüzeyinde ki tek bir AgCl tabakasının kapsamını tam olarak kontrol etmek için bir protokol sunduk. Protokolün ayrılmaz bir parçası, faraday'ın elektroliz yasasının değiştirilmiş bir şeklidir ve ince film gümüş elektrotlarda AgCl'nin derecesini kontrol etmek için kullanılır. Bu olarak yazılabilir:
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Bu çalışma, Hong Kong Araştırma Hibeleri Konseyi (Proje No. N_HKUST615/14) sponsorluğunda rgc-NSFC Ortak Fonu'ndan gelen bir hibe ile desteklenmiştir. Biz Nanosystem İmalat Tesisi (NFF) HKUST cihaz / sistem imalatı için kabul etmek istiyorum.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| AST Peva-600EI E-Beam Buharlaştırma Sistemi | Cr / Au Biriktirme İçin | İleri Sistem Teknolojisi | |
| AZ 5214 E Fotorezist | MicroChemicals | Ped açma için fotorezist | |
| AZ P4620 Fotorezist | AZ Elektronik Malzemeler | Ag kaldırma için Fotorezist | |
| Branson / IPC 3000 Plazma Asher | Branson / IPC | Ashing | |
| Branson 5510R-MT Ultrasonik Temizleyici | Branson Ultrasonik | Kalkış | |
| CHI660D | CH Instruments, Inc | Elektrokimyasal Analizör | |
| Denton Explorer 14 RF / DC Püskürtme | Püskürtme için | Denton Vakum | |
| FHD-5 | Fujifilm | 800768 | Fotorezist Geliştirme |
| HPR 504 Fotorezist | OCG Mikroelektronik Malzemeler NV | Cr / Au kalkışı için fotorezist | |
| Hidroklorik asit dumanı %37 | VMR | 20252.420 | Katodik temizlik için seyreltilmiş HCl yapımı |
| J.A. Woollam M-2000VI Spektroskopik Elipsometre | J.A. Woollam | silikon dioksit pasivasyon tabakası kalınlığının ölçümü | |
| Silikon dioksit pasivasyonu | |||
| Ped açma için Oxford Aletleri | |||
| Potasyum Klorür | Sigma-Aldrich | 7447-40-7 | KCl çözeltileri yapma |
| SOLITEC 5110-C/PD Manuel Tek Kafalı Kaplayıcı | Solitec Gofret İşleme, Inc. | Fotorezist | |
| SUSS MA6 | SUSS MicroTec | Maske Hizalayıcı | |
| Sylgard 184 Silikon Elastomer Kiti | Dow Corning | Yapıştırıcı çip üzerinde konteyner için |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.