2,2′-联吡啶对化学铜二元络合剂体系沉积过程的影响

作者：卢建红; 邓小梅; 阎建辉; 涂继国; 王明涌; 焦树强^*

来源：材料导报, 2020, S2: 1539-1548.

• 2,2′-联吡啶
• 化学镀铜
• 混合电位
• 晶面择优取向
• 定向吸附

二元络合剂化学镀铜体系相较于一元络合体系,因增大了对沉积反应的调控空间而备受关注,稳定剂是二元体系的重要组分之一,当前关于稳定剂在二元络合体系中的作用规律系统性研究较少。本研究以2,2′-联吡啶为乙二胺四乙酸(EDTA)/四羟丙基乙二胺(THPED)化学镀铜二元络合体系为稳定剂,测试了体系的电化学特征和镀层结构的变化规律。基于活性离子的吸附差异,化学镀铜的二元络合体系混合电位分为诱导、过渡和稳定三个反应过程,发现2,2′-联吡啶使体系的混合电位值负向移动的趋势放缓。线性伏安法扫描数据表明,由于2,2′-联吡啶在反应电极表面的吸附,减缓了铜络离子的阴极还原反应,还原峰电流密度下降了34.3%,沉积反应受阴极还原步骤控制;镀层的沉积速率随2,2′-联吡啶浓度增加显著下降,同时由于强络合作用抑制了Cu+氧化,起到了稳定镀液的作用。通过SEM、EDS和XRD揭示,加入了2,2′-联吡啶后二元体系所制备的化学镀层呈均匀致密的菱形颗粒状,晶界面清晰分明,具有较高的纯度,以及明显的(220)晶面择优取向趋势,这与2,2′-联吡啶定向吸附在(111)、(200)生成方向抑制这二类晶面的生长,而在(220)生长方向吸附微弱从而抑制较少有关。

• 单位
  北京化工大学常州先进材料研究院; 湖南理工学院; 化学化工学院; 钢铁冶金新技术国家重点实验室; 北京科技大学