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单晶硅和石英光纤表面上电沉积功能性镀层的研究

张国安  
【摘要】: 本文研究了单晶硅表面上电沉积Ni-Pd合金镀层和石英光纤表面电沉积Ni-Co合金镀层的工艺,通过XRD、SEM、AES等手段对两种镀层的组织结构、成分和性能进行了研究,并对单晶硅表面化学镀镍的机理作了初步的探讨,主要的实验内容和结果包括: (1)本文采用特殊的预处理方法,不经过敏化、活化等处理,在单晶硅表面上化学沉积上致密、均匀的Ni-P镀层,化学镀镍后对样品进行电镀Ni-Pd合金作为单晶硅的欧姆接触,采用正交试验法对电镀工艺进行了研究,优选出最佳的工艺参数,并研究了单因素对镀层性能的影响。 (2)对Ni-Pd合金镀层的接触电阻进行了测量,结果表明镀层的接触电阻比较小,具有优良的接触性能。镀层中Pd的含量对镀层的接触电阻有较大的影响,随着镀层中Pd的含量提高,镀层的接触电阻明显减小,接触性能得到提高。 (3)利用XRD、SEM、AES等手段对Ni-Pd合金镀层的结构、表面形貌、成分进行了分析,结果表明Ni-Pd合金镀层形成了面心立方的固溶体结构,镀层经过200℃快速退火后,有少量Pd的硅化物(PdSi)析出。镀层的表面形貌呈胞状。 (4)对单晶硅表面化学镀镍的机理进行了初步的探讨,结果表明硅表面的化学镀催化活性可能是由硅的氧化反应促使镍离子沉积成镍核所形成的。 (5)采用失重法对Ni-Pd合金和Ni-Co合金镀层进行耐腐蚀性测定,结果表明两镀层在0.5mol/L的H)2SO_4,和5%NaCl(醋酸调节PH=3)的溶液中均表现出优良的耐腐蚀性。 (6)石英光纤表面电沉积Ni-Co合金镀层的研究表明,石英光纤化学性质稳定,表面光滑,化学镀前必须经过特殊的预处理工艺:脱脂,粗化,敏化,活化,烤烘等。粗化液中需含有相当浓度的氟离子的混合酸,活化后的光纤必须进行烤烘以增加强钯微粒的结合力,使化学镀镍得以进行。 (7)经过预处理,采用化学镀、电镀的方法在石英光纤表面上电沉积Ni-Co合金,并研究了电镀工艺参数对镀层中Co含量的影响,得出优选的工艺参数。 (8)SEM及光学显微分析结果表明Ni-Co镀层的厚度比较均匀,表面光滑平整,通过热震法测定镀层与基体的结合力,其结果表明Ni-Co镀层与光纤基体具 有良好的结合力。


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