Elektrochemische Metallabscheidung mit Kapillarsonden
Es wird ein Verfahren zur lokalisierten elektrochemischen Abscheidung metallischer Strukturen aus Kapillarsonden vorgestellt. Der experimentelle Aufbau, die Herstellung der Sonden, das Arbeiten im Nahfeld der Probe (Scherkraft-Abstandsdetektion)sowie die verschiedenen Beschaltungmöglichkeiten...
| Summary: | Es wird ein Verfahren zur lokalisierten
elektrochemischen Abscheidung metallischer
Strukturen aus Kapillarsonden vorgestellt.
Der experimentelle Aufbau, die Herstellung
der Sonden, das Arbeiten im Nahfeld der
Probe (Scherkraft-Abstandsdetektion)sowie
die verschiedenen Beschaltungmöglichkeiten
der elektrochemischen Zelle werden
ausführlich beschrieben. Ergänzend zu den
experimentellen Arbeiten werden einerseits
numerische Simulationen gezeigt, die zur
Veranschaulichung der Potentialverteilung
in der Apexregion dienen und qualitativ
beschreiben, wie sich das Schichtdickenprofil
der abgeschiedenen Strukturen mit den
einstellbaren Parametern (Elektrodenpotentiale,
Spitze-Probe-Abstand) variieren läßt.
Andererseits werden die verschiedenen
Beschaltungsmöglichkeiten der Zelle
anhand von Schaltungssimulationen verglichen
und so die Wahl des günstigsten
Arbeitspunktes für die in den Experimenten
verwendete (bi)-potentiostatische Abscheidung
diskutiert.
Mit dieser Anordnung wurden lokalisiert
Cluster in einer porösen Aluminiumoxidmembran
deponiert und anschließend abgebildet. In
weiteren Strukturierungsversuchen wurden
Kupfer bzw. Gold lokalisiert elektrochemisch
auf ITO abgeschieden, wobei das Schichtwachstum
simultan optisch in Transmission beobachtet
wurde. Es werden u.a. Strukturen erzeugt,
deren laterale Abmessungen kleiner als der
Kapillardurchmesser sind (Fokussierung,
max. Verhältnis 8:1). Die derzeit kleinsten
elektrochemisch erzeugbaren Strukturen haben
eine laterale Ausdehnung von ca. 5 Mikrometern. === A method for the localized electrochemical
deposition of metal structures using capillary
tips is presented. The experimental set-up, the
tip preparation, the distance detection in
near-field operation (shear-force detection),
as well as the different types of circuiting of
the electrochemical cell are described in detail.
In addition to the experimental work, numerical
simulations for the qualitative visualization
of the potential distribution around the apex
region show, how the films thickness profile
can be adjusted with the variable parameters
(electrode voltages, tip-sample distance).
Circuit simulations of the electrochemical
cell allow to pre-estimate the optimum working
conditions for the used (bi)-potentiostatic
electrode set-up.
With this method, clusters have been deposited in
a thin film of porous alumin oxide and imaged in
shear-force mode. Gold and copper structures
have been deposited on ITO, while the film
growth was observed optically. The
lateral dimension of the deposited structures
can be smaller than the inner diameter of the
capillaries (maximum focus: 8:1). The smallest
structures produced in this work have lateral
dimensions of 5 micrometers. |
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