由 KIETHLEY 公司提供的儀器規格中得知,之前我們所使用的
KIETHLEY 2410 source meter 所供最大電流為 21mA,而使用我們的 實驗裝置在電壓加到 50V 時,會受到電流限制而維持在 21mA,如圖 4-1-1,原本預期陽極氧化鋁孔洞會隨電壓增加而擴大,但從圖 4-1-2、
圖 4-1-3 及圖 4-1-4 中可以發現不論是一次陽極處理或二次陽極處理 製程,電壓 50V 以上氧化鋁孔洞半徑就沒有再擴大。
因此我們決定更換儀器,改用KIETHLEY 2400 source meter,它 所供應的最大電流為 100mV,並且我將反應的面積縮小,由原本面 積 4 cm2的正方形縮小為面積 1.69cm2的正方形。結果經過面積縮小,
使用原本KIETHLEY 2410 source meter,電壓 50V不會受到限流的影 響,證明面積縮小確實可以降低電流,可是電壓加到 60V限流問題還 是存在,如圖 4-1-5;而使用KIETHLEY 2400 source meter後,電壓 60V的限流問題已解決,但是電壓加到 70V還是遇到限流的問題,如 圖 4-1-6。
於是我將反應面積再度縮小成面積只有 0.283 cm2的圓孔,如圖
4-1-7,最後成功解決了電壓 70V的限流問題,達到原本要求的需解決 的目標。圖 4-1-8 為我做的一次陽極處理氧化鋁在SEM下看到的影 像,圖 4-1-9 為我做的二次陽極處理氧化鋁在SEM下看到的影像。
將我做出來的各種電壓下與孔洞直徑關係的結果和政穎學長的 結果放在一起做比較,一次陽極處理氧化鋁在反應電壓 50V 後,孔 洞直徑有持續增加的趨勢,如圖 4-1-10;二次陽極處理氧化鋁在反應 電壓 50V 後,孔洞直徑也都有明顯的增加,如圖 4-1-11;而我將我做 的一次陽極處理氧化鋁及二次陽極處理氧化鋁結果放在一起做比 較,可以得知不論是一次陽極處理氧化鋁還是二次陽極處理氧化鋁,
孔洞直徑都有隨著反應電壓的上升而增加,如圖 4-1-12。
最後,我算出我所做的一次陽極處理氧化鋁及二次陽極處理氧化 鋁薄膜,在不同電壓下的孔洞密度(number /µm2),結果如圖 4-1-13、
圖 4-1-14;且由圖 4-1-12 的結果得知,電壓和孔徑成正比,而密度和 孔徑平方成反比,所以推測密度和電壓平方的倒數成正比,結果如圖 4-1-15、圖 4-1-16。
此部分証明了一次陽極處理氧化鋁和二次陽極處理氧化鋁的孔 徑都有隨著電壓上升而增加,原因是之前的實驗裝置受到電流限制的 影響,導致在反應電壓 50V 後孔洞直徑就沒有繼續增加,並且使用 我們實驗室的陽極氧化鋁裝置,所做出來的陽極氧化鋁孔徑最大可以
做到 83.33nm,電壓最高可以加到 80V,若繼續增加電壓值則會因儀 器所供電流不足,受到限流的影響;一次陽極處理氧化鋁及二次陽極 處理氧化鋁薄膜的孔洞密度會和電壓平方的倒數成正比。(由於 70V 以上反應時間太短,而二次陽極處理要取一次陽極處理反應時間一 半,在製程上有困難,所以二次陽極處理製程只做到 70V。)