电镀金纳米晶技术的应用

1.工艺特点

与其他金属相比，金具有优异的耐酸碱性、耐氧化性及低电阻率等特性，适合作为金属互连线。金纳米线也能应用在生物与化学传感器中。电镀制备金纳米线的方法主要有模板法和电化学表面原子台阶边缘修饰两种方法，其中模板法采用的模板有阳极氧化铝模板、聚碳酸酯模板等。与镀镍纳米晶类似，采用双模板法可电镀获得金纳米颗粒。使用离子液体电解液，能够更容易地获得金纳米颗粒。

2.镀液组分及工艺条件

电镀金纳米晶的镀液组分及工艺条件见表7-7。

表7-7 电镀金纳米晶的镀液组分及工艺条件

（续）

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3.镀液中各成分的作用

1）氯金酸和氯化金是镀液的主盐。与常规电镀金不同的是，电镀金纳米晶的镀液中没有使用配位剂。

2）硫酸和氯化钠可以提高导电性。

4.工艺条件的影响

（1）模板类型 AAO模板的氧化铝孔洞尺寸和双模板中球形聚苯乙烯尺寸是控制金纳米线或纳米球直径的因素。借助高定向热解石墨（HOPG）的表面台阶边缘电沉积纳米晶时，若不对边缘进行处理，而是直接电沉积制备金纳米线，很难找到适合纳米线沉积的过电势。有时是因为电势较低导致生成的晶核过多，从而形成电镀膜层；有时是因为电势不够低，生成的晶核过少不能形成纳米线。对HOPG进行预氧化处理并施加大振幅瞬间成核脉冲，可获得金纳米颗粒或金纳米线。

（2）沉积电势 工艺1和工艺2都是先对工作电极施加一个较大的交流电脉冲（成核电压），形成金核，然后，将电压有效值降低（生长电压）以利纳米晶持续生长。工艺1的生长电压不同时，AAO模板孔道内的析氢程度不一样，影响电解质在细长孔道中的扩散补充，从而影响金纳米线形貌的均一性和晶体结构。通过控制生长电压，使得在纳米线生长同时伴随一定程度的析氢，氢气自孔洞内析出的同时也可以促进孔道内外的物质交换，从而实现纳米微孔内快速的物质传输。实验表明，适合金纳米线持续沉积的最佳生长电压为10V，孔洞填充率高达95%，且纳米线具有单晶结构，长度1.5μm左右。当生长电压降低至6V时，制备出的是长度约1μm的Au纳米线，但同时存在大量的Au纳米粒子和短棒，均一性较差，电子衍射结果显示纳米线为多晶结构。若将生长电压提高至11V，孔道内过于猛烈的析氢必然会破坏沉积过程的连续性，此时制得的纳米线的长度分布明显变宽，均一性降低，其晶体结构也再次呈现出多晶结构。