一種afm硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種AFM硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法。該方法是以進(jìn)行表面潔凈處理并除去表面SiO2氧化層的商品AFM硅針尖作為電鍍基底，在合適的電鍍金溶液中，采用脈沖電鍍方法，沉積出一層納米厚度且致密的金薄膜。本發(fā)明采用的商品AFM硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，方法和設(shè)備簡(jiǎn)單；成本低廉；制備的金膜特征重現(xiàn)性好；所得金膜與基底結(jié)合力良好、金顆粒細(xì)小、致密并分布均勻；金膜厚度5～75nm；針尖表面金膜曲率半徑可小于25nm；制備的原子力顯微鏡針尖具有針尖增強(qiáng)拉曼光譜（TERS）活性。
【專利說明】一種AFM硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種原子力顯微鏡(AFM)硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法。特別涉及一種直接以進(jìn)行表面潔凈處理并除去表面Si02氧化層的商品AFM硅針尖作為電鍍基底，在合適的電鍍金溶液中，采用方波脈沖電位或方波脈沖電流電鍍方法，沉積出一層納米厚度、致密金薄膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]針尖增強(qiáng)拉曼光譜(TERS)技術(shù)是一種將拉曼光譜和掃描探針顯微技術(shù)相結(jié)合的單分子檢測(cè)技術(shù)。它通過一個(gè)放置在距離單晶表面小于Inm的金、銀、鍍金或鍍銀針尖進(jìn)行拉曼檢測(cè)。當(dāng)激光照射到針尖與單晶的納米間隙后，針尖處被激發(fā)產(chǎn)生局域表面等離子激元，由此產(chǎn)生的很強(qiáng)的電磁場(chǎng)會(huì)極大地增強(qiáng)針尖附近吸附在單晶表面的分子的拉曼信號(hào)。由于高度局域化的針尖增強(qiáng)效應(yīng)，TERS技術(shù)同時(shí)提供了單分子的檢測(cè)靈敏度和極高的空間分辨率，使我們能夠檢測(cè)到吸附在單晶表面物質(zhì)的拉曼信號(hào)。與表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)技術(shù)相比，TERS技術(shù)對(duì)檢測(cè)的基底材料沒有要求，從而拓寬了 SERS基底形貌的普適性。
[0003]對(duì)TERS技術(shù)而言，針尖是決定其檢測(cè)靈敏度和空間分辨率的最重要的因素之一。針尖必須本身為金、銀材質(zhì)或者覆蓋致密金、銀金屬薄膜。針尖表面金屬的凹凸缺陷大于十幾個(gè)納米時(shí)，就會(huì)帶來極大的SERS背景信號(hào)，從而掩蓋測(cè)試樣品產(chǎn)生的TERS信號(hào)；針尖尖端曲率的大小也直接制約了儀器所能達(dá)到的空間分辨率。技術(shù)上，這就要求針尖表面必須滿足表面光滑平整并且尖端曲率小于40nm基本要求。
[0004]針尖表面有效金屬薄膜的制備一直是制約TERS技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。就目前TERS針尖金屬薄膜加工技術(shù)的發(fā)展而言，主要有兩類針尖加工技術(shù):金屬細(xì)絲的電化學(xué)刻蝕技術(shù)[1，2]和基于商品化AFM針尖上鍍金屬膜層技術(shù)[3]。電化學(xué)刻蝕技術(shù)制備針尖的重現(xiàn)性較低，一般很難得到形貌、尖端曲率基本相同的針尖，因此不能滿足商品化的需求；基于商品化AFM針尖上鍍金屬膜層的針尖，其制備方法則基本采用磁控濺射或電子束蒸鍍法，雖有相對(duì)較高的重現(xiàn)性，但針尖表面金屬薄膜粗糙、尖端曲率大、鍍層結(jié)合力較差，針尖的性能和壽命低，且制備成本很高。
[0005]采用電鍍方法制備金屬膜層，具有操作簡(jiǎn)便，制備成本低，樣品重現(xiàn)性好的特點(diǎn)。合適的電鍍?nèi)芤汉凸に嚄l件是沉積平滑、顆粒細(xì)小和致密金屬膜層的基本要件。而脈沖電沉積(電鍍)，由于有關(guān)斷時(shí)間或陽極氧化正電位的存在，被消耗的金屬離子利用這段時(shí)間擴(kuò)散、補(bǔ)充到陰極附近，使得陰極附近的金屬離子濃度得以補(bǔ)充恢復(fù)當(dāng)下一次陰極脈沖沉積時(shí)，產(chǎn)生較少的如析氫副反應(yīng)。由于脈沖電沉積時(shí)可以采用較高的峰值電流密度，有利于晶核的產(chǎn)生并使鍍層結(jié)晶細(xì)化、孔隙減小、排列緊密。因此，脈沖電沉積有利于制備獲得高質(zhì)量的金屬膜層。目前，采用電鍍或脈沖電沉積方法在AFM硅針尖上電鍍金屬膜層，未見申請(qǐng)專利和研究報(bào)道。
[0006]Griffiths報(bào)道了一種通過化學(xué)氧化-還原特征的銀鏡反應(yīng)在AFM硅針尖上鍍銀的方法[4]。即將AFM硅針尖浸于含有硝酸銀(10-30mM)與氫氟酸(體積濃度0.06-1.0%)的溶液中5~60s來沉積銀層。該方法制備的是銀層，且鍍銀針尖膜層粗糙，尖端曲率大，可控性差。
[0007]Kolb進(jìn)行了在氫終止的單晶硅表面電沉積鉛、銅、金晶核的研究[5，6]。將氫終止的單晶硅表面作為陰極，分別浸于含有高氯酸與高氯酸鉛的溶液、含有硫酸與硫酸銅的溶液、含有鹽酸與氯化金鉀的溶液中，在陰極施加一定的還原電位，實(shí)現(xiàn)金屬的沉積。但這一方法只是在單晶硅表面得到極為稀疏的金屬顆粒，無法得到連續(xù)、致密、平滑的金屬膜層。
[0008]參考文獻(xiàn):
[0009][1]B.Pettinger, G.Picardi, R.Schuster, G.Ertl, Journal ofElectroanalytical Chemistry, 554(2003)293-299.[0010][2]C.Williams, D.Roy, Journal of Vacuum Sc i enc e&Te chno I o gyB, 26(2008) 1761-1764.[0011][3]D.H.Hu, M.Micic, N.Klymyshyn, Y.D.Suh, H.P.Lu, Abstracts of Papers ofthe American Chemical Society,227 (2004)U274-U275.[0012][4] P.R.Brejna, P.R.Griffiths, App1.Spectrosc., 64 (2010) 493-499.[0013][5] J.C.Ziegler, A.Reitzle, 0.Bunk, J.Zegenhagen, D.M.Kolb, ElectrochimicaActa, 45(2000)4599-4605.[0014][6] J.C.Ziegler, G.Scherb，0.Bunk, A.Kazimirov, L.X.Cao，D.M.Kolb, R.L.Johnson, J.Zegenhagen, Surface Science, 452 (2000) 150-160.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的主要目的在于AFM硅針尖商品表面沉積出一層優(yōu)質(zhì)致密金薄膜，從而克服磁控濺射或電子束蒸鍍制備的針尖表面金屬薄膜粗糙、尖端曲率大、鍍層結(jié)合力較差、針尖的性能和壽命低、制備成本聞等不足。
[0016]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的所采用的技術(shù)方案是:
[0017]一種原子力顯微鏡硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，其特征是:直接以進(jìn)行表面潔凈處理并除去表面SiO2氧化層的AFM硅針尖作為電鍍基底，在合適的電鍍金溶液中，采用方波脈沖電鍍方法，沉積出一層納米厚度的致密金薄膜。
[0018]在一較佳實(shí)施例中，前述原子力顯微鏡硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，包括如下步驟:
[0019](I)AFM硅針尖表面潔凈處理，并去除表面氧化層；
[0020]( 2 )采用的裝置及選擇合適的電鍍金溶液和工藝條件；其中，裝置采用三電極體系進(jìn)行脈沖電沉積，工作電極為硅AFM針尖；將工作電極與對(duì)電極置于鍍液中，參比電極置于飽和KNO3溶液中，并用KNO3鹽橋?qū)㈦婂兘鹑芤汉惋柡蚄NO3溶液相連；
[0021](3) AFM硅針尖的電鍍:采用方波脈沖電位或方波脈沖電流方法電鍍。
[0022]在一較佳實(shí)施例中，步驟(1)操作如下，
[0023](A)將AFM硅針尖浸入二氯甲烷與N，N- 二甲基甲酰胺1:1的混合溶劑中超聲處理lmin，以溶解和去除硅表面的有機(jī)物；之后先用無水乙醇浸泡清洗I~15min，再用超純水浸泡清洗I~4min ；
[0024](B)將AFM硅針尖浸于體積比為5:1的NH4F (質(zhì)量含量為40%)與HF (質(zhì)量含量為10%)的混合溶液中浸泡I~IOmin,以去除娃表面的SiO2層,之后用IS氣吹干。
[0025]在一較佳實(shí)施例中，步驟(2)中，對(duì)電極為鉬片，參比電極為Ag/AgCl電極。
[0026]在一較佳實(shí)施例中，步驟(2)操作如下，
[0027]電鍍金溶液和工藝條件:金氰化鉀或亞硫酸金，0.5~4g/L (以金離子的質(zhì)量濃度計(jì))，檸檬酸鉀35~120g/L，檸檬酸10~45g/L，磷酸鈉50~140g/L，乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na) 0.1~2.5g/L，酒石酸銻鉀0.1~80mg/L，亞砷酸鈉或硫酸鉈或硫酸銦0.05~6mg/L，用檸檬酸或氫氧化鉀調(diào)節(jié)鍍液的pH為4.2-4.8，鍍液溫度為45~55°C ；
[0028]在一較佳實(shí)施例中，步驟(3)采用方波脈沖電位方法電鍍，其參數(shù)為:先在工作電極上施加一負(fù)偏壓-1.5~-2.0V，脈沖時(shí)間0.01s~0.2s ;再施加一正偏壓0.01~0.4V,脈沖時(shí)間0.005s~0.1s。 [0029]在一較佳實(shí)施例中，步驟(3)采用方波脈沖電流方法電鍍，其參數(shù)為:先在工作電極上施加一陰極電流-0.5~-5mA ? cm 2，脈沖時(shí)間0.01s~0.2s ;再施加一陽極電流
0.01 ~0.1mA ? cm 2，脈沖時(shí)間 0.005s ~0.1s。
[0030]在一較佳實(shí)施例中，循環(huán)次數(shù)范圍可以為I次-20次。較佳地為2次-15次。
[0031]由上述描述可知，本發(fā)明提供了一種原子力顯微鏡(AFM)硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法。該方法是以進(jìn)行表面潔凈處理并除去表面SiO2氧化層的AFM硅針尖商品作為電鍍基底，在合適的電鍍金溶液中，采用脈沖電沉積方法，沉積出一層納米厚度且致密金薄膜。本發(fā)明不僅可以作為三維AFM硅針尖商品表面沉積出一層優(yōu)質(zhì)致密金薄膜的方法，還可作為二維硅平面上沉積一層優(yōu)質(zhì)致密金薄膜的方法。
[0032]本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于:方法和設(shè)備簡(jiǎn)單；成本低廉；制備的金膜特征重現(xiàn)性好；所得金膜與基底結(jié)合力良好、金顆粒細(xì)小并分布均勻；金膜厚度5~75nm ;針尖表面金膜曲率半徑可小于25nm ;制備的原子力顯微鏡(AFM)針尖具有針尖增強(qiáng)拉曼光譜(TERS)活性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為商品AFM硅針尖的形貌和尺寸；
[0034]圖2為方波脈沖電位或方波脈沖電流方法示意圖；
[0035]圖3為實(shí)施例1的結(jié)果掃描電鏡圖；
[0036]圖4為實(shí)施例2的結(jié)果掃描電鏡圖；
[0037]圖5為實(shí)施例3的結(jié)果掃描電鏡圖；
[0038]圖6為實(shí)施例3經(jīng)過20個(gè)循環(huán)之后的結(jié)果掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0040]實(shí)施例1
[0041]依照下列加工步驟進(jìn)行處理:
[0042](一)AFM硅針尖表面潔凈處理，并去除表面氧化層
[0043]本步驟之目的在于:對(duì)AFM硅針尖表面進(jìn)行潔凈處理(商品AFM硅針尖的形貌和尺寸如圖1)，以去除表面的有機(jī)物和SiO2氧化層，保證表面潔凈和狀態(tài)均勻。具體實(shí)施步驟如下:[0044](I)將AFM硅針尖浸入二氯甲烷與N，N- 二甲基甲酰胺1:1的混合溶劑中超聲處理lmin,以溶解和去除娃表面的有機(jī)物；之后先用無水乙醇浸泡清洗lmin,再用超純水浸泡清洗4min ；
[0045](2)將AFM硅針尖浸于體積比為5:1的NH4F (質(zhì)量含量為40%)與HF (質(zhì)量含量為10%)的混合溶液中浸泡lmin,以去除娃表面的SiO2層,之后用IS氣吹干；
[0046](二)選擇合適的電鍍金溶液和工藝條件
[0047]電鍍金液組成和工藝條件:金氰化鉀4g/L (以金離子的質(zhì)量濃度計(jì))，檸檬酸鉀120g/L，檸檬酸45g/L，磷酸鈉130g/L，乙二胺四乙酸二鈉(EDTA_2Na) 2.5g/L，酒石酸銻鉀80mg/L,亞砷酸鈉0.lmg/L。用檸檬酸或氫氧化鉀調(diào)節(jié)鍍液的pH為4.5，鍍液溫度為50°C。
[0048](三)AFM硅針尖的電鍍
[0049](I)實(shí)驗(yàn)裝置:采用三電極體系進(jìn)行脈沖電沉積，工作電極為硅AFM針尖，對(duì)電極為鉬片，參比電極為Ag/AgCl電極。將工作電極與對(duì)電極置于鍍液中，參比電極置于飽和KNO3溶液中，并用KNO3鹽橋?qū)㈠円汉惋柡蚄NO3溶液相連。電鍍采用的電化學(xué)儀器為AutolabPGSTAT30電化學(xué)綜合測(cè)試儀(荷蘭Metrohm公司)。
[0050](2)電鍍方法:將進(jìn)行表面潔凈處理并除去表面有機(jī)物和SiO2氧化層后的AFM硅針尖浸入電鍍金溶液中，作為工作電極；連接好三電極體系的電路，在Autolab PGSTAT30電化學(xué)綜合測(cè)試儀上設(shè)置好電位或電流值后，采用方波脈沖電位或方波脈沖電流方法(示意圖見圖2)進(jìn)行電鍍。
[0051]方波脈沖 電位方法，即先在工作電極上施加一個(gè)負(fù)的偏壓-1.9V，脈沖時(shí)間0.2s,使金沉積在工作電極表面；再施加一個(gè)正的偏壓0.04V，脈沖時(shí)間0.ls，使在工作電極表面的金部分溶出并兼具拋光作用，同時(shí)促進(jìn)溶液本體金離子向電極表面擴(kuò)散。
[0052]這樣，通過方波脈沖電位方法，沉積與部分溶出，經(jīng)過15循環(huán)后即可在硅AFM針尖表面得到納米級(jí)厚度且非常平滑的金屬鍍層。金薄膜厚度、外觀形貌及針尖曲率半徑見圖3。
[0053]電鍍完畢，將鍍金屬的AFM硅針尖用超純水沖洗干凈，用氬氣吹干，即可進(jìn)行針尖增強(qiáng)拉曼的測(cè)定或置于手套箱中保存。
[0054]上述加工步驟中，所采用的化學(xué)試劑為分析純及以上純度；水用超純水；超純水的電阻率為18.2MQ ? cm。
[0055]實(shí)施例2
[0056]依照下列加工步驟進(jìn)行處理:
[0057](一)AFM硅針尖表面潔凈處理，并去除表面氧化層
[0058]本步驟之目的在于:對(duì)AFM硅針尖表面進(jìn)行潔凈處理(商品AFM硅針尖的形貌和尺寸如圖1)，以去除表面的有機(jī)物和SiO2氧化層，保證表面潔凈和狀態(tài)均勻。具體實(shí)施步驟如下:
[0059](I)將AFM硅針尖浸入二氯甲烷與N，N- 二甲基甲酰胺1:1的混合溶劑中超聲處理lmin,以溶解和去除娃表面的有機(jī)物；之后先用無水乙醇浸泡清洗15min,再用超純水浸泡清洗Imin ；
[0060](2)將AFM硅針尖浸于體積比為5:1的NH4F (質(zhì)量含量為40%)與HF (質(zhì)量含量為10%)的混合溶液中浸泡IOmin,以去除娃表面的SiO2層,之后用IS氣吹干；[0061](二)選擇合適的電鍍金溶液和工藝條件
[0062]電鍍金液組成和工藝條件:亞硫酸金0.5g/L (以金離子的質(zhì)量濃度計(jì))，檸檬酸鉀40g/L，檸檬酸10g/L，磷酸鈉50g/L，乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)0.2g/L，酒石酸銻鉀
0.2mg/L，硫酸銦0.lmg/L。用檸檬酸或氫氧化鉀調(diào)節(jié)鍍液的pH為4.5，鍍液溫度為50°C。
[0063](三)AFM硅針尖的電鍍
[0064](I)實(shí)驗(yàn)裝置:采用三電極體系進(jìn)行脈沖電沉積，工作電極為硅AFM針尖，對(duì)電極為鉬片，參比電極為Ag/AgCl電極。將工作電極與對(duì)電極置于鍍液中，參比電極置于飽和KNO3溶液中，并用KNO3鹽橋?qū)㈠円汉惋柡蚄NO3溶液相連。電鍍采用的電化學(xué)儀器為AutolabPGSTAT30電化學(xué)綜合測(cè)試儀(荷蘭Metrohm公司)。
[0065](2)電鍍方法:將進(jìn)行表面潔凈處理并除去表面有機(jī)物和SiO2氧化層后的AFM硅針尖浸入電鍍金溶液中，作為工作電極；連接好三電極體系的電路，在Autolab PGSTAT30電化學(xué)綜合測(cè)試儀上設(shè)置好電位或電流值后，采用方波脈沖電位或方波脈沖電流方法(示意圖見圖2)進(jìn)行電鍍。
[0066]方波脈沖電流方法，即先在工作電極上施加一個(gè)陰極電流-0.5mA ? cnT2，脈沖時(shí)間
0.1s,使金沉積在工作電極表面；再施加一個(gè)陽極電流0.01mA ? cm2,脈沖時(shí)間0.05s,使在工作電極表面的金部分溶出并兼具拋光作用，同時(shí)促進(jìn)溶液本體金離子向電極表面擴(kuò)散。
[0067]這樣，通過方波脈沖電位方法，沉積與部分溶出，經(jīng)過2循環(huán)后即可在硅AFM針尖表面得到納米級(jí)厚度且非常平滑的金屬鍍層。金薄膜厚度、外觀形貌及針尖曲率半徑見示意附圖4。
[0068]電鍍完畢，將鍍`金屬的AFM硅針尖用超純水沖洗干凈，用氬氣吹干，即可進(jìn)行針尖增強(qiáng)拉曼的測(cè)定或置于手套箱中保存。
[0069]上述加工步驟中，所采用的化學(xué)試劑為分析純及以上純度；水用超純水；超純水的電阻率為18.2MQ ? cm。
[0070]實(shí)施例3
[0071]依照下列加工步驟進(jìn)行處理:
[0072](一)AFM硅針尖表面潔凈處理，并去除表面氧化層
[0073]本步驟之目的在于:對(duì)AFM硅針尖表面進(jìn)行潔凈處理(商品AFM硅針尖的形貌和尺寸如圖1)，以去除表面的有機(jī)物和SiO2氧化層，保證表面潔凈和狀態(tài)均勻。具體實(shí)施步驟如下:
[0074](I)將AFM硅針尖浸入二氯甲烷與N，N- 二甲基甲酰胺1:1的混合溶劑中超聲處理Imin,以溶解和去除娃表面的有機(jī)物；之后先用無水乙醇浸泡清洗IOmin,再用超純水浸泡清洗2min ；
[0075](2)將AFM硅針尖浸于體積比為5:1的NH4F (質(zhì)量含量為40%)與HF (質(zhì)量含量為10%)的混合溶液中浸泡5min,以去除娃表面的SiO2層,之后用IS氣吹干；
[0076](二)選擇合適的電鍍金溶液和工藝條件
[0077]電鍍金液組成和工藝條件:金氰化鉀lg/L (以金離子的質(zhì)量濃度計(jì))，檸檬酸鉀80g/L，檸檬酸30g/L，磷酸鈉90g/L，乙二胺四乙酸二鈉(EDTA_2Na) 1.0g/L，酒石酸銻鉀30mg/L，硫酸鉈0.lmg/L。用檸檬酸或氫氧化鉀調(diào)節(jié)鍍液的pH為4.5，鍍液溫度為50°C。
[0078](三)AFM硅針尖的電鍍[0079](I)實(shí)驗(yàn)裝置:采用三電極體系進(jìn)行脈沖電沉積，工作電極為硅AFM針尖，對(duì)電極為鉬片，參比電極為Ag/AgCl電極。將工作電極與對(duì)電極置于鍍液中，參比電極置于飽和KNO3溶液中，并用KNO3鹽橋?qū)㈠円汉惋柡蚄NO3溶液相連。電鍍采用的電化學(xué)儀器為AutolabPGSTAT30電化學(xué)綜合測(cè)試儀(荷蘭Metrohm公司)。
[0080](2)電鍍方法:將進(jìn)行表面潔凈處理并除去表面有機(jī)物和SiO2氧化層后的AFM硅針尖浸入電鍍金溶液中，作為工作電極；連接好三電極體系的電路，在Autolab PGSTAT30電化學(xué)綜合測(cè)試儀上設(shè)置好電位或電流值后，采用方波脈沖電位或方波脈沖電流方法(示意圖見圖2)進(jìn)行電鍍。
[0081]方波脈沖電位方法，即先在工作電極上施加一個(gè)負(fù)的偏壓-1.9V，脈沖時(shí)間0.1s,使金沉積在工作電極表面；再施加一個(gè)正的偏壓0.04V，脈沖時(shí)間0.05s，使在工作電極表面的金部分溶出并兼具拋光作用，同時(shí)促進(jìn)溶液本體金離子向電極表面擴(kuò)散。
[0082]這樣，通過方波脈沖電位方法，沉積與部分溶出，經(jīng)過2個(gè)循環(huán)后即可在硅AFM針尖表面得到納米級(jí)厚度且非常平滑的金屬鍍層。金薄膜厚度、外觀形貌及針尖曲率半徑見示意附圖5。
[0083]電鍍完畢，將鍍金屬的AFM硅針尖用超純水沖洗干凈，用氬氣吹干，即可進(jìn)行針尖增強(qiáng)拉曼的測(cè)定或置于手套箱中保存。
[0084]上述加工步驟中，所采用的化學(xué)試劑為分析純及以上純度；水用超純水；超純水的電阻率為18.2MQ ? cm。
[0085]上述實(shí)施例1-3參見表1。
[0086]表1鍍金液組成、電鍍條件及結(jié)果評(píng)價(jià)
[0087]
【權(quán)利要求】
1.一種原子力顯微鏡硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，其特征是:直接以進(jìn)行表面潔凈處理并除去表面SiO2氧化層的AFM硅針尖作為電鍍基底，在合適的電鍍金溶液中，采用方波脈沖電鍍方法，沉積出一層納米厚度的致密金薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的一種原子力顯微鏡硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，包括如下步驟: (I)AFM硅針尖表面潔凈處理，并去除表面氧化層； (2 )采用的裝置及選擇合適的電鍍金溶液和工藝條件；其中，裝置采用三電極體系進(jìn)行脈沖電沉積，工作電極為娃AFM針尖；將工作電極與對(duì)電極置于鍍液中，參比電極置于飽和KNO3溶液中，并用KNO3鹽橋?qū)㈦婂兘鹑芤汉惋柡蚄NO3溶液相連； (3)AFM硅針尖的電鍍:采用方波脈沖電位或方波脈沖電流方法電鍍。
3.如權(quán)利要求2所述的一種原子力顯微鏡硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，其特征在于，步驟(1)操作如下， (A)將AFM硅針尖浸入二氯甲烷與N，N-二甲基甲酰胺1:1的混合溶劑中超聲處理Imin,以溶解和去除娃表面的有機(jī)物；之后先用無水乙醇浸泡清洗I~15min,再用超純水浸泡清洗I~4min ；
(B)將AFM硅針尖浸于體積比為5:1的NH4F(質(zhì)量含量為40%)與HF (質(zhì)量含量為10%)的混合溶液中浸泡I~IOmin,以去除娃表面的SiO2層,之后用IS氣吹干。
4.如權(quán)利要求2或3所述的一種原子力顯微鏡硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，其特征在于，步驟(2)中，對(duì)電極為鉬片，參比電極為Ag/AgCl電極。
5.如權(quán)利要求2所述的一種原子力顯微鏡硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，其特征在于，步驟(2)操作如下， 電鍍金溶液和工藝條件:金氰化鉀或亞硫酸金，0.5~4g/L (以金離子的質(zhì)量濃度計(jì))，檸檬酸鉀35~120g/L，檸檬酸10~45g/L，磷酸鈉50~140g/L，乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na) 0.1~2.5g/L，酒石酸銻鉀0.1~80mg/L，亞砷酸鈉或硫酸鉈或硫酸銦0.05~6mg/L，用檸檬酸或氫氧化鉀調(diào)節(jié)鍍液的pH為4.2-4.8，鍍液溫度為45~55°C。
6.如權(quán)利要求2所述的一種原子力顯微鏡硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，其特征在于，步驟(3)采用方波脈沖電位方法電鍍，其參數(shù)為:先在工作電極上施加一負(fù)偏壓-1.5~-2.0V,脈沖時(shí)間0.01s~0.2s ;再施加一正偏壓0.01~0.4V，脈沖時(shí)間0.005s ~0.1s0
7.如權(quán)利要求2所述的一種原子力顯微鏡硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，其特征在于，步驟(3)采用方波脈沖電流方法電鍍，其參數(shù)為:先在工作電極上施加一陰極電流_0.5~_5mA ? cm 2，脈沖時(shí)間0.01s~0.2s ;再施加一陽極電流0.01~0.1mA ? cm 2，脈沖時(shí)間0.005s~0.1s。
8.如權(quán)利要求6或7所述的一種原子力顯微鏡硅針尖脈沖電鍍納米厚度致密金薄膜方法，其特征在于，循環(huán)次數(shù)范圍為I次-20次。
【文檔編號(hào)】C25D5/18GK103757675SQ201410025554
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】楊防祖, 楊麗坤, 吳德印, 任斌, 田中群 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)