直流電沈積法(DC)

這討論直流電沈積前，除了上述的方法，在這邊我們引用另外一種 方法來進行薄化動作。

 電化學去除法

在原理部分主要是利用電解中性容易產生鹼進而腐蝕底部，但必須 知道原先阻隔層電阻厚度，再施以適當電壓，以免無法進行薄化動作 或是直接破壞管壁。不過使用這方法最大的好處在於可利用導通電確 定薄化程度，在移除外加電源時，甚至於可直接量測到鋁的氧化電流 及電壓。

而在這邊呈現的是相同 AAO 在不同電壓、相同時間所造成的結果:

圖 4-10，是在外加電壓 3V、溫度 1 ﾟ C、10m，從圖可知管道口徑 約為 60nm、管壁結構完整，底部阻隔層管道為 40nm，與原先去除前 後度無所差異。

圖 4-11，是在外加電壓 4V、溫度 1 ﾟ C、10m，從圖可知管道口徑 約為 70nm、底部阻隔層降低為 15-25nm、管壁變薄、結構強度下降。

圖 4-12，是在外加電壓 5V、溫度 1 ﾟ C、10m，從圖可知管道口徑 約為 90nm、底部阻隔層已消失、管壁出現破損、原始結構已開始被 破壞。

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圖 4 - 10、電化學去除法，外加電壓 3V、10m(100k)

圖 4 - 11、電化學去除法，外加電壓 4V、10m (100k)

圖 4 - 12、電化學去除法，外加電壓 5V、10m (100k)

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根據以上觀察，我們可以知道當外加電壓越強，其腐蝕力越強，每 增加 1V 的外加電壓，就會對管壁提升將近 20nm/10m 底部及 10m/10m 的側向蝕刻厚度，並隨電壓提高而縮小差距，但是當電壓為 3V 時，

並沒有產生蝕刻，原因可能在於阻隔層導通電壓以高於外加電壓而無 法導通。在利用此方法前必須要了解每片樣品最適當的外加電壓，才 有機會在不破壞口徑大小，完整去除阻隔層的動作。

 直流電電鍍

去除阻隔層完不完整會嚴重影響後續電沈積的結果，如圖 4-13(A)，

因為阻隔層依然存在著，無法讓穩定導通電流的通過阻隔層，所以沈 積的金屬顆粒(導通電流密度過大)、不連續造成無法聚集成奈米金屬 線，而當中的電流密度過大會影響金屬沈積方式，當電流密度高於某 值時，垂直金屬沈積速度會大於水平，這也是為什麼我們觀察到金屬 顆粒是由管壁堆積而成。而圖(B)，完整去除完阻隔層後進行電鍍，

我們可觀察到明顯金屬線沈積而成，寬度大約 60nm。

圖 4-14(A)、(B)，分別代表直流電電鍍完 AAO 的正面圖以及背面，

在這邊我們也觀察到孔洞，隨著與電解液的接觸時間越長有擴孔的趨 勢。

綜合實驗討論，直流電在進行 AAO 膜板電鍍金屬時，需考慮到電解 液、阻隔層的存在、電流密度、電壓、等等，而且在制每個孔洞內結

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核成長均勻性困難度高，因此逐漸被更快速、簡單的 AC、PECD 所取 代。

圖 4 - 13、(A)不完全(B)完全去除阻隔層下進行直流電鍍

圖 4 - 14、去除阻隔層下進行直流電鍍的(A)正面(B)背面(100k)

(A) (B)

(A) (B)

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4.2. 脈衝電壓電鍍(Pulse-Electro Chemical Deposition; PECD)