Elektrochemische Metallabscheidung mit Kapillarsonden

• Main Author: Müller, Anne-Dorothea
• Other Authors: Technische Universität Chemnitz
• Format: Doctoral Thesis
• Language: German
• Published: 2002
• Subjects: info:eu-repo/classification/ddc/540; ddc:540; Mikroskopie; Elektrochemie; Simulation; Fokussierung; Glaskapillarsäule; Elektronische Schaltung / Berechnung; SPICE <Programm>; Nanostrukturiertes Material; Mikrostruktur; Rastersondenmikroskopie; Optische Nahfeldmikroskopie; Nanostruktur; Raster-Ionenleitfähigkeits-Mikroskopie; Mikrostrukturierung; Nanostrukturierung; Schaltungssimulation; Kapillarsonden; Scherkraft-Abstandsdetektion; poröses Aluminiumoxid
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-200200103; https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A17788; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-0/; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-1/; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-10/; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-2/; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-3/; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-4/; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-5/; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-6/; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-7/; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-8/; https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A17788/attachment/ATT-9/

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.