енціалу катода від j Н доj Р . В
Малюнок 3.2 Залежність струму електролітичного осадження від абсолютного значення потенціалу катода.
На процес електролітичного осадження металевої плівки істотний вплив надають склад електроліту, кислотність електролітичної ванни, щільність електричного струму, температура підкладки і т.д. Технологічні режими, як правило, підбираються досвідченим шляхом з умови найкращого перебігу процесу електролітичного осадження. Для поліпшення цього процесу в електроліт додають різні присадки, які не впливають на склад осаждаемой плівки, а для поліпшення самого процесу електролітичного осадження. Наприклад, не відновлюють катіони калію і кальцію в електроліті збільшують його електропровідність. Добавки різних неорганічних сполук зменшують залежність процесу від кислотності електроліту.
Найбільш простий спосіб отримання багатошарових структур металів можливий при багаторазовому перенесення підкладки з одного електроліту в іншій, в кожному з яких осідає плівка відповідного металу. Таким способом ще в 1921 р. були отримані плівки з чергуються шарів міді і нікелю. У сучасних методах електролітичного осадження багатошарових структур металів використовується той факт, що у багатьох металів істотно відрізняються їх рівноважні потенціали відновлення [4]. Так, наприклад, немагнітні метали Cu, Ag, Au можуть осідати при дуже малих (іноді навіть позитивних) потенціалах катода, магнітні елементи групи заліза ефективно осідають при досить високих негативних потенціалах катода. Різниця між ними може становити 600 мВ і більше [4, 5]. Ця обставина дозволяє при використанні імпульсного напруги на катоді отримувати багатошарові структури з одного і того ж електроліту.
В
Малюнок 3.3 Совмещеннае діаграма Пюрбаха міді та нікелю [5]
На малюнку 3.3 наведені комбінований діаграми Пюрбаха міді та нікелю [4,5]. З них видно, що при потенціалі катода в області I на катоді буде осідати тільки мідь. Якщо потенціал знаходиться в області II, то будуть осідати як мідь, так і нікель. У технології електролітичного осадження багатошарових структур з одного електроліту використовується електроліт, що містить солі обох металів. Гранична щільність струму осадження кожного елемента в цьому випадку залежить від його концентрації в електроліті. На рис. 3.4 як приклад наведено залежність щільності струму осадження міді від потенціалу катода для електролітів з різним вмістом іонів міді. З солей металів до складу електроліту входили нікель сірчанокислий (NiSO4), нікель хлористий (NiCl2) і мідь сірчанокисла [5]. Крива 1 відповідає простому електроліту, який містить тільки іони нікелю з потенціалом насичення, відповідного точці В (порівняти з даними малюнку 3.2). У міру збільшення в електроліті іонів міді в вольтамперної залежності процесу електролітичного осадження спостерігається друга область насичення (Точка А), яка визначається граничною щільністю струму осадження міді. при значно менших потенціалах на катоді. Звідси випливає, що при потенціалі катода 100 ... 500 мВ (точка А, малюнку 3.4) на ньому буде осідати чиста мідь, так як цього потенціалу ще недостатньо для осадження нікелю. Якщо тепер різко підняти потенціал катода до величини приблизно 1000 мВ (точка В на малюнку 3.4), то виділятися буде практично тільки нікель, так як швидкість осадження міді залишається малою у порівнянні зі швидкістю осадження нікелю.
В
Малюнок 3.4 Залежність щільності струму осадження міді від потенціалу катода для електролітів з різною концентрацією іонів Cu 2 + [4]
Для отримання багатошарових структур необхідно на катод електролітичної ванни періодично подавати імпульси напруги різної амплітуди і тривалості, протягом яких на катоді буде осідати відповідний метал. Залежно від режимів подачі імпульсів розрізняють потенціостатичні і гальваностатичного імпульсне електролітичне осадження. При гальваностатичного осадженні на катоді підтримується постійною протягом кожного імпульсу щільність струму. Так, при отриманні Cu-Ni багатошарових структур [5] щільність струму при осадженні шару міді становила 1,5 мА/см2, в той час як при осадженні шару нікелю щільність струму підтримувалася рівною 100 мА/см2. У потенціостатичному режимі постійними на катоді підтримувалися напруги: пЂ 400 мВ для міді та пЂ 1000 мВ для нікелю. При тривалості імпульсів 5,5 с і 0,2 с при осадженні Cu і Ni відповідно формувалися шари цих металів однакової товщини по 100 Г…. p> Потенціостатичні режим осадження в більшості випадків дозволяє отримувати більш різку межу між шарами в магнітних багатошарових структурах. При оптимальному виборі режимів електролітичного осадження зміст магнітного елемента в немагнітному і навпаки може не перевищувати 0,5 ... 0,1% [4]. p> 3 Побудова фізико-математичної моделі
a) знайдемо струм, що протікає через установку:
В В В В
б) знай...
