橢偏儀在位表征電化學沉積的係統搭建（七）- 當前在位監測裝置設計

正文

橢偏儀(yi) 在位表征電化學沉積的係統搭建（七）- 當前在位監測裝置設計

3當前在位監測裝置設計

3.1真空鍍膜係統集成

在位橢偏儀(yi) 測試裝置可分為(wei) 兩(liang) 類，一類是把設計的裝置直接和橢偏儀(yi) 的兩(liang) 個(ge) 臂連接，另外就是把設計好的裝置放置在兩(liang) 臂之間，不改變橢偏儀(yi) 原始的任何設計。後者設計使用更方便簡潔，有利於(yu) 裝置的更換。如圖1-12所示，是報道過的橢偏儀(yi) 在位測試的裝置圖。

圖1-12(a)是M.Magnozzi等設計一個(ge) 實時在位光譜橢偏測量的高真裝置。該裝置是基於(yu) 一個(ge) 圓柱型管，在其兩(liang) 端有兩(liang) 個(ge) KF100法蘭(lan) (見圖1-12(a)，左)。底部為(wei) KF100法蘭(lan) (a)作為(wei) 支撐樣品的支架，安裝有加熱器和兩(liang) 個(ge) 雙動電偶；主體(ti) (b)容納幾個(ge) 焊接在適當角度的法蘭(lan) ，用於(yu) 橢偏測量、電氣連接和泵送；頂部的KF100法蘭(lan) (c)，易於(yu) 拆卸進入內(nei) 室；主機四個(ge) 法蘭(lan) ，可根據需要容納真空計、氣體(ti) 進口和薄膜沉積來源。因此，通過改變附在法蘭(lan) 上的元件(窗、進氣口、源)，就有可能改變腔室的国产成人在线观看免费网站(不同入射角的橢偏測量、可控氣氛、不同薄膜沉積)。腔室的橫截麵如圖1-12(a)右所示。由於(yu) 三對法蘭(lan) 配備了熔融矽窗，所以可以進行66°、70°和90°入射角下的橢圓偏振測量。該腔體(ti) 的設計可以安裝在WoollamM2000旋轉補償(chang) 橢圓計d的臂上，無需對儀(yi) 器進行任何修改，本儀(yi) 器的設計原則上與(yu) 任何水平安裝的橢偏儀(yi) 兼容。

圖1-12(b)是Alexandre Zimmer等人設計的基於(yu) 旋轉補償(chang) 的橢偏儀(yi) 的耦合流池，它直接安裝在測角儀(yi) 上，可以實現實時采集橢偏數據和電化學數據。耦合流池，由聚醚醚酮(PEEK)製成，包括兩(liang) 個(ge) 石英窗口，允許橢圓光束垂直經過並到達工作電極表麵再反射垂直經過出去，其中橢偏光束的入射角是66°。流動池(約40毫升)，包含一個(ge) 麵對工作板的鉑柵對電極和一個(ge) KCl飽和甘汞參比電極。電池中電解液的更新是由兩(liang) 個(ge) 泵(型號323E,Watson Marlow)連接進、出口的管道實現。該裝置的優(you) 點是垂直經過石英窗口，zui大程度上減小了光在傳(chuan) 播途中的損耗，但是它的不足之處在於(yu) 隻可以在一個(ge) 特定入角度(66°)下進行橢偏測量。

圖1-12(a)橢偏儀(yi) 在位監測真空沉鍍膜腔體(ti) ：左圖為(wei) 實驗裝置照片，腔體(ti) (a、c下、上法蘭(lan) ，b主腔體(ti) )插入M2000橢圓計的臂d中。前景中放置的是渦輪分子泵e；右圖為(wei) 高真空室的截麵；(b)電化學陽極化的三電極配置的耦合流池圖[18]：a、b、c、d、e分別為(wei) 工作電極間、對電極、參比電極、石英窗和電解液進、出口

3.2液流腔體(ti) (flow cell)

zui常用液流腔體(ti) 電解池的結構是圖1-13所示的梯形室(從(cong) 側(ce) 麵看)，通常池體(ti) 由提供流體(ti) 進出的兩(liang) 個(ge) 口及實現光的入射與(yu) 出射的兩(liang) 個(ge) 觀察窗口組成。流體(ti) 體(ti) 可為(wei) 液體(ti) 、蒸汽或氣體(ti) ，由外部泵或氣體(ti) 流量控製器注入池體(ti) 。觀察窗口需要根據入射角的不同而改變，所以在設計池體(ti) 之前要考慮使用樣本的布魯斯特角度或偽(wei) 布魯斯特角度來決(jue) 定特定的入射角，以此提高信號靈敏度。

圖1-13流動型池體(ti) 側(ce) 視圖

圖1-14(a)是文獻中用製作使用的池體(ti) 實物圖，可以看到其觀察窗口位於(yu) 短邊側(ce) 麵，液體(ti) 進出口位於(yu) 長邊側(ce) 麵。文中用該池體(ti) 在200ms的時間分辨率和400nm波長下監測C12E5的平衡吸附。圖1-14(b)是另外一篇文獻中報道的常規矽晶圓上進行參考測試的常流池實物圖和側(ce) 麵示意圖，可以看到液體(ti) 的進出從(cong) 池體(ti) 的頂端實現，觀察窗口位於(yu) 側(ce) 麵，入射角固定為(wei) 75°。圖1-14(c)是在(b)中常規流池的基礎上進行改進的池體(ti) 設計及製作過程圖，整體(ti) 形狀和(b)一樣，液流進出也是在上麵。不同的是把不透明的池體(ti) 改為(wei) 透明材料，池體(ti) 更小，且監測窗口在池體(ti) 下方。

圖1-14(a)流動池體(ti) 實物圖；(b)用於(yu) 在固定的75°入射角的矽晶圓上進行參考測試的常流池實物圖和側(ce) 麵示意圖；(c)中[A-F]基於(yu) 膜結構的密封腔室的製造，以及帶有薄膜的組裝流池矽膜，[G]和[H]顯示池體(ti) 和膜的邊緣，[I−K]基於(yu) 半透明膜的橢偏儀(yi) 測試流體(ti) 設計示意圖

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相關(guan) 文獻：

[1] WONG H S P, FRANK D J, SOLOMON P M et al. Nanoscale cmos[J]. Proceedings of the IEEE, 1999, 87(4): 537-570.

[2] LOSURDO M, HINGERL K. ellipsometry at the nanoscale[M]. Springer Heidelberg New York Dordrecht London. 2013.

[3] DYRE J C. Universal low-temperature ac conductivity of macroscopically disordered nonmetals[J]. Physical Review B, 1993, 48(17): 12511-12526. DOI:10.1103/PhysRevB.48.12511.

[4] CHEN S, KÜHNE P, STANISHEV V et al. On the anomalous optical conductivity dISPersion of electrically conducting polymers: Ultra-wide spectral range ellipsometry combined with a Drude-Lorentz model[J]. Journal of Materials Chemistry C, 2019, 7(15): 4350-4362.

[5] 陳籃，周岩. 膜厚度測量的橢偏儀(yi) 法原理分析[J]. 大學物理實驗, 1999, 12(3): 10-13.

[6] ZAPIEN J A, COLLINS R W, MESSIER R. Multichannel ellipsometer for real time spectroscopy of thin film deposition from 1.5 to 6.5 eV[J]. Review of Scientific Instruments, 2000, 71(9): 3451-3460.

[7] DULTSEV F N, KOLOSOVSKY E A. Application of ellipsometry to control the plasmachemical synthesis of thin TiONx layers[J]. Advances in Condensed Matter Physics, 2015, 2015: 1-8.

[8] DULTSEV F N, KOLOSOVSKY E A. Application of ellipsometry to control the plasmachemical synthesis of thin TiONx layers[J]. Advances in Condensed Matter Physics, 2015, 2015: 1-8.

[9] YUAN M, YUAN L, HU Z et al. In Situ Spectroscopic Ellipsometry for Thermochromic CsPbI3 Phase Evolution Portfolio[J]. Journal of Physical Chemistry C, 2020, 124(14): 8008-8014.

[10] 焦楊景.橢偏儀(yi) 在位表征電化學沉積的係統搭建.雲(yun) 南大學說是論文,2022.

[11] CANEPA M, MAIDECCHI G, TOCCAFONDI C et al. Spectroscopic ellipsometry of self assembLED monolayers: Interface effects. the case of phenyl selenide SAMs on gold[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2013, 15(27): 11559-11565. DOI:10.1039/c3cp51304a.

[12] FUJIWARA H, KONDO M, MATSUDA A. Interface-layer formation in microcrystalline Si:H growth on ZnO substrates studied by real-time spectroscopic ellipsometry and infrared spectroscopy[J]. Journal of Applied Physics, 2003, 93(5): 2400-2409.

[13] FUJIWARA H, TOYOSHIMA Y, KONDO M et al. Interface-layer formation mechanism in (formula presented) thin-film growth studied by real-time spectroscopic ellipsometry and infrared spectroscopy[J]. Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 1999, 60(19): 13598-13604.

[14] LEE W K, KO J S. Kinetic model for the simulation of hen egg white lysozyme adsorption at solid/water interface[J]. Korean Journal of Chemical Engineering, 2003, 20(3): 549-553.

[15] STAMATAKI K, PAPADAKIS V, EVEREST M A et al. Monitoring adsorption and sedimentation using evanescent-wave cavity ringdown ellipsometry[J]. Applied Optics, 2013, 52(5): 1086-1093.

[16] VIEGAS D, FERNANDES E, QUEIRÓS R et al. Adapting Bobbert-Vlieger model to spectroscopic ellipsometry of gold nanoparticles with bio-organic shells[J]. Biomedical Optics Express, 2017, 8(8): 3538.

[17] ARWIN H. Application of ellipsometry techniques to biological materials[J]. Thin Solid Films, 2011, 519(9): 2589-2592.

[18] ZIMMER A, VEYS-RENAUX D, BROCH L et al. In situ spectroelectrochemical ellipsometry using super continuum white laser: Study of the anodization of magnesium alloy [J]. Journal of Vacuum Science & Technology B, 2019, 37(6): 062911.

[19] ZANGOOIE S, BJORKLUND R, ARWIN H. Water Interaction with Thermally Oxidized Porous Silicon Layers[J]. Journal of The Electrochemical Society, 1997, 144(11): 4027-4035.

[20] KYUNG Y B, LEE S, OH H et al. Determination of the optical functions of various liquids by rotating compensator multichannel spectroscopic ellipsometry[J]. Bulletin of the Korean Chemical Society, 2005, 26(6): 947-951.

[21] OGIEGLO W, VAN DER WERF H, TEMPELMAN K et al. Erratum to ― n-Hexane induced swelling of thin PDMS films under non-equilibrium nanofiltration permeation conditions, resolved by spectroscopic ellipsometry‖ [J. Membr. Sci. 431 (2013), 233-243][J]. Journal of Membrane Science, 2013, 437: 312..

[22] BROCH L, JOHANN L, STEIN N et al. Real time in situ ellipsometric and gravimetric monitoring for electrochemistry experiments[J]. Review of Scientific Instruments, 2007, 78(6).

[23] BISIO F, PRATO M, BARBORINI E et al. Interaction of alkanethiols with nanoporous cluster-assembled Au films[J]. Langmuir, 2011, 27(13): 8371-8376.

[24] 李廣立. 氧化亞(ya) 銅薄膜的製備及其光電性能研究[D]. 西南交通大學, 2016.

[25] 董金礦. 氧化亞(ya) 銅薄膜的製備及其光催化性能的研究[D]. 安徽建築大學, 2014.

[26] 張楨. 氧化亞(ya) 銅薄膜的電化學製備及其光催化和光電性能的研究[D]. 上海交通大學材料科 學與(yu) 工程學院, 2013.

[27] DISSERTATION M. Cellulose Derivative and Lanthanide Complex Thin Film Cellulose Derivative and Lanthanide Complex Thin Film[J]. 2017.

[28] NIE J, YU X, HU D et al. Preparation and Properties of Cu2O/TiO2 heterojunction Nanocomposite for Rhodamine B Degradation under visible light[J]. ChemistrySelect, 2020, 5(27): 8118-8128.

[29] STRASSER P, GLIECH M, KUEHL S et al. Electrochemical processes on solid shaped nanoparticles with defined facets[J]. Chemical Society Reviews, 2018, 47(3): 715-735.

[30] XU Z, CHEN Y, ZHANG Z et al. Progress of research on underpotential deposition——I. Theory of underpotential deposition[J]. Wuli Huaxue Xuebao/ Acta Physico - Chimica Sinica, 2015, 31(7): 1219-1230.

[31] PANGAROV n. Thermodynamics of electrochemical phase formation and underpotential metal deposition[J]. Electrochimica Acta, 1983, 28(6): 763-775.

[32] KAYASTH S. ELECTRODEPOSITION STUDIES OF RARE EARTHS[J]. Methods in Geochemistry and Geophysics, 1972, 6(C): 5-13.

[33] KONDO T, TAKAKUSAGI S, UOSAKI K. Stability of underpotentially deposited Ag layers on a Au(1 1 1) surface studied by surface X-ray scattering[J]. Electrochemistry Communications, 2009, 11(4): 804-807.

[34] GASPAROTTO L H S, BORISENKO N, BOCCHI N et al. In situ STM investigation of the lithium underpotential deposition on Au(111) in the air- and water-stable ionic liquid 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2009, 11(47): 11140-11145.

[35] SARABIA F J, CLIMENT V, FELIU J M. Underpotential deposition of Nickel on platinum single crystal electrodes[J]. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2018, 819(V): 391-400.

[36] BARD A J, FAULKNER L R, SWAIN E et al. Fundamentals and Applications[M]. John Wiley & Sons, Inc, 2001.

[37] SCHWEINER F, MAIN J, FELDMAIER M et al. Impact of the valence band structure of Cu2O on excitonic spectra[J]. Physical Review B, 2016, 93(19): 1-16.

 [38] XIONG L, HUANG S, YANG X et al. P-Type and n-type Cu2O semiconductor thin films: Controllable preparation by simple solvothermal method and photoelectrochemical properties[J]. Electrochimica Acta, 2011, 56(6): 2735-2739.

[39] KAZIMIERCZUK T, FRÖHLICH D, SCHEEL S et al. Giant Rydberg excitons in the copper oxide Cu2O[J]. Nature, 2014, 514(7522): 343-347.

[40] RAEBIGER H, LANY S, ZUNGER A. Origins of the p-type nature and cation deficiency in Cu2 O and related materials[J]. Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 2007, 76(4): 1-5.

[41] 舒雲(yun) . Cu2O薄膜的電化學製備及其光電化學性能的研究[D]. 雲(yun) 南大學物理與(yu) 天文學院，2019.