Modeling of Formation of Metal Microstructures by Local Electrodeposition on Conducting Substrate

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The formation of metal microstructures on metal substrates is theoretically analyzed by the example of local silver electrodeposition using the numerical simulation of interrelated electrochemical and homogeneous chemical reactions.
The distributions of the concentrations of the participants in the reactions and the current density of silver ion reduction are calculated for various concentrations of solution components and interelectrode distances. The degree of localization of metal deposition depends on the distribution of the concentrations of electroactive silver cations and the nonelectroactive complex of this metal near the anode. The conditions for reaching the maximum rate of local silver electrodeposition are determined.

作者简介

V. Volgin

Tula State University; Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: volgin@tsu.tula.ru
pr. Lenina 92, Tula, 300012 Russia; Leninskii pr. 31, Moscow, 119071 Russia

T. Kabanova

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: davydov@elchem.ac.ru
Leninskii pr. 31, Moscow, 119071 Russia

I. Gnidina

Tula State University

Email: davydov@elchem.ac.ru
pr. Lenina 92, Tula, 300012 Russia

A. Davydov

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: davydov@elchem.ac.ru
Leninskii pr. 31, Moscow, 119071 Russia

参考

  1. Madden, J.D. and Hunter, I.W., Three-dimensional microfabrication by localized electrochemical deposition, J. Microelectromech. Syst., 1996, vol. 5(1), p. 24.
  2. Braun, T.M. and Schwartz, D.T., The emerging role of electrodeposition in additive manufacturing, Electrochem. Soc. Interface, 2016, vol. 25(1), p. 69.
  3. Давыдов, А.Д., Волгин, В.М. Электрохимическое локальное безмасковое микро/нано размерное осаждение, растворение и оксидирование металлов и полупроводников. Электрохимия. 2020. Т. 56. С. 56. [Davydov, A.D. and Volgin, V.M., Electrochemical local maskless micro/nanoscale deposition, dissolution, and oxidation of metals and semiconductors (a review), Russ. J. Electrochem., 2020, vol. 56(1), p. 52.]
  4. Xinchao, L., Pingmei, M., Sansan, A., and Wei, W., Review of additive electrochemical micro-manufacturing technology, Int. J. Mach. Tool. Manu., 2021, Art. 103848.
  5. Han, L., Sartin, M.M., Tian, Z.Q., Zhan, D., and Tian, Z.W., Electrochemical nanomachining, Curr. Opin. Electrochem., 2020, vol. 22, p. 80.
  6. Volgin, V.M., Kabanova, T.B., and Davydov, A.D., Modeling of local maskless electrochemical deposition of metal microcolumns, Chem. Eng. Sci., 2018, vol. 183, p. 123.
  7. Morsali, S., Daryadel, S., Zhou, Z., Behroozfar, A., Baniasadi, M., Moreno, S., Qian, D., and Minary-Jolandan, M., Multi-physics simulation of metal printing at micro/nanoscale using meniscus-confined electrodeposition: Effect of nozzle speed and diameter, J. Appl. Phys., 2017, vol. 121(21), p. 214305.
  8. Meltzer, S. and Mandler, D., Microwriting of gold patterns with the scanning electrochemical microscope, J. Electrochem. Soc., 1995, vol. 142. p. L82.
  9. De Abril, O., Mandler, D., and Unwin, P.R., Local cobalt electrodeposition using the scanning electrochemical microscope, Electrochem. Solid-State Lett., 2004, vol. 7, p. C71.
  10. Hirt, L., Gruter, R.R., Berthelot, T., Cornut, R., Voros, J., and Zambelli, T., Local surface modification via confined electrochemical deposition with FluidFM, RSC Adv., 2015, vol. 5, p. 84517.
  11. Hirt, L., Ihle, S., Pan, Z., Dorwling-Carter, L., Reiser, A., Wheeler, J.M., Prolenak, R., Voros, J., and Zambelli, T., Template-free 3D microprinting of metals using a force-controlled nanopipette for layer-by-layer electrodeposition, Adv. Mater., 2016, vol. 28, p. 2311.
  12. Feng, Z., Xie, Y., and Georgescu, N.S., High-Resolution Nanoprinting Approach through Self-Driven Electrodeposition, J. Electrochem. Soc., 2019, vol. 166(1), p. D3200.
  13. Ren, W., Xu, J., Lian, Z., Yu, P., and Yu, H., Modeling and Experimental Study of the Localized Electrochemical Micro Additive Manufacturing Technology Based on the FluidFM, Materials, 2020, vol. 13(12), p. 2783.
  14. Borgwarth, K., Ricken, C., Ebling, D.G., and Heinze, J., Surface characterisation and modification by the scanning electrochemical microscope (SECM), Ber. Bunsenges. Phys. Chem., 1995, vol. 99, p. 1421.
  15. Borgwarth, K. and Heinze, J., Increasing the resolution of the scanning electrochemical microscope using a chemical lens: Application to silver deposition, J. Electrochem. Soc., 1999, vol. 146, p. 3285.
  16. Radtke, V. and Heinze, J., Scanning electrochemical microscopy as a versatile tool for modifying surfaces, Z. Phys. Chem., 2004, vol. 218(1), p. 103.
  17. Ufheil, J., Hess, C., Borgwarth, K., and Heinze, J., Nanostructuring and nanoanalysis by scanning electrochemical microscopy (SECM), Phys. Chem. Chem. Phys., 2005, vol. 7(17), p. 3185.
  18. Radtke, V., Hess, C., Souto, R.M., and Heinze, J., Electroless, electrolytic and galvanic copper deposition with the Scanning Electrochemical Microscope (SECM), Z. Phys. Chem., 2006, vol. 220(4), p. 393.
  19. Ньюмен, Д. Электрохимические системы. М.: Мир, 1977.
  20. Сухотин, А.М. Справочник по электрохимии. Л.: Химия, 1981.
  21. Frank, M.J., Kuipers, J.A., and van Swaaij, W.P., Diffusion coefficients and viscosities of CO2 + H2O, CO2 + CH3OH, NH3 + H2O, and NH3 + CH3OH liquid mixtures, J. Chem. Eng. Data, 1996, vol. 41(2), p. 297.
  22. Батлер, Дж.Н. Ионные равновесия. Л.: Химия, 1973.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (267KB)
3.

下载 (382KB)
4.

下载 (132KB)
5.

下载 (109KB)
6.

下载 (768KB)
7.

下载 (663KB)
8.

下载 (251KB)
9.

下载 (94KB)
10.

下载 (183KB)
11.

下载 (80KB)

版权所有 © В.М. Волгин, Т.Б. Кабанова, И.В. Гнидина, А.Д. Давыдов, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».