鉛介面層對於電化學製備Ni/Cu(100)薄膜影響研究
Abstract
本實驗以鉛為介面活性劑並用電化學電鍍方式在單晶銅(100)電極上成長鎳薄膜,所使用的實驗方法有循環伏安法(Cyclic Voltammetry)、電化學磁光柯爾效應系統(EC-MOKE)、電化學掃描式電子穿隧顯微鏡(EC-STM)來研究單晶銅(100)上所成長鎳薄膜的磁特性與表面特性。
實驗使用銀當作電化學參考電極,此電極屬於pseudo-reference electrode,其電位利用能士特方程式計算與文獻參考比較結果,與標氫電極準電位差大約是+87~130 mV 之間。透過循環伏安法掃描結果:銅(100)在2mM HCl+2 mM NiCl + 0.15 mM PbCl2溶液中,得知鉛的UPD的吸附與退吸附反應分別發生在E= -550 mV(←)和E= -450 mV(→),鉛的沉積(bulkdeposition)與還原在E= -700 mV(←)和E= -600 mV(→)出現。鉛在溶液中主要是使用其界面活性劑的性質,功能在於改變金屬表面沉積方式,使鎳鍍在銅(100)上能從原本的3D島狀成長開始往2D的方向沉積。實驗選擇在-1200 mV電位下電鍍鎳,控制電鍍時間以製造不同鎳膜厚度,透過積分CV圖的鎳退吸附峰算出電荷量和已知電鍍面積(0.292 cm2)可分析沉積鎳的膜厚。電解液裡的氯離子會修飾銅(100)電極表面,透過STM掃描圖像可以觀察到銅(100)表面直角台階的特徵。
電鍍鎳/銅(100)磁性行為主要分成四部分結論:(1)在1.66 ML以下沒有磁性原因是電鍍鎳量很少又加上氫氣產生的效應。 (2)在2.40 ML~7.86 ML認為是磁異向能的轉換,易軸變成Polar方向,表示有垂直磁異向能出現,與UHV系統有相同的現象發生。 (3)在13.9 ML~31.6 ML之間的磁化易軸變成平行樣品表面,趨向塊材現象以形狀異向性為主要因素,表示鎳層越厚,磁化需要更大能量。
比較加入鉛前後磁滯曲線L-MOKE的方正度,加入鉛作為界面活性劑來成長鎳薄膜與沒有加入鉛的來做比較,相對於較低的層數(5ML以下),較厚的層數(13ML~ 30ML)經由量測磁滯曲線所得到的方正度較接近1。
Description
Keywords
循環伏安法, 界面活性劑, 電化學, ni/cu(100)