[发明专利]一种制备Ag2Te薄膜或纳米线阵列的电镀液

说明书

技术领域：

本发明属于电化学技术领域，具体涉及制备Ag₂Te薄膜或纳米线阵列的电镀液配方。

背景技术：

热电半导体Ag₂Te在自然界中是不存在的。英国《材料化学杂志》(J.Mater.Chem.2002年，第12卷，第2435页)报道了一种采用电镀来制备Ag₂Te薄膜或纳米线阵列的方法，其电镀液是由TeCl₄和AgNO₃溶解在剧毒的二甲亚砜中形成的。由于TeCl₄和AgNO₃在二甲亚砜中的溶解度非常低，因此该电镀液导电性差、沉积速度慢、沉积量有限；而且该方法电镀条件苛刻，需要将剧毒的二甲亚砜恒温在80℃下使用，操作不方便，安全风险大。

发明内容：

本发明提出一种简易而有效地用于制备Ag₂Te薄膜或纳米线阵列的电镀液，可以在室温下快速、安全地实现Ag₂Te的大量沉积，所得单晶质量高。

本发明用于制备Ag2Te薄膜或纳米线阵列的电镀液，特征在于其为含有AgNO₃和HTeO₂⁺的水溶液，其中[AgNO₃]∶[HTeO₂⁺]＝1∶5，[HTeO₂⁺]＝0.1～1M，电镀液的pH值用HNO₃调为0.5～1.5。

在Ag₂Te的电沉积过程中，存在下面的电化学反应：

HTeO₂⁺+3H⁺+4e^-＝Te(s)+2H₂O            (1)

Ag⁺+e^-＝Ag(s)                         (2)

总的反应为：

HTeO₂⁺+2Ag⁺+3H⁺+6e^-＝Ag₂Te(s)+2H₂O    (3)

要实现Ag和Te的电化学共沉淀，必须使它们的沉积电势接近。本发明通过改变溶液中的金属离子浓度，通过增大电势较负的金属离子浓度使其电势正移，通过降低电势较正的金属离子浓度使其电势负移的方法，使两者的电势接近，根据能斯特方程可以算出Ag₂Te电镀液中的电极电位：两者的电势相差不大，基本上能满足金属共沉淀的条件。另外，溶液的pH值可以影响HTeO₂⁺/Te和H⁺/H₂的电极电位，一方面，如果pH值太低，H⁺/H₂的电势提高将产生H₂，会阻碍HTeO₂⁺和Ag⁺向阴极移动，最终影响单晶Ag₂Te的沉积质量；另一方面，如果pH值太高，HTeO₂⁺和Ag⁺会发生水解生成TeO₂(OH)NO₃和AgOH沉淀，因此本发明将电镀液pH值保持在0.5～1.5之间。

与已有电镀液相比，本发明具有显著进步的效果体现在：

1、由于本发明电镀液的离子浓度高，因此导电性好，可以实现快速、大量的沉积，使所得到的单晶Ag₂Te质量明显提高。

2、本发明电镀液为水溶液，避免了使用剧毒的二甲亚砜，因而电镀过程更加安全。

3、本发明电镀液的沉积温度为室温，沉积条件更加简易可控。

附图说明：

图1是Ag₂Te薄膜的X射线衍射(XRD)花样。

图2是Ag₂Te薄膜的扫描电镜(SEM)照片。

图3是Ag₂Te薄膜的X射线光电子能谱(XPS)图。

图4是Ag₂Te纳米线阵列的扫描电镜(SEM照片。

图5是Ag₂Te纳米线阵列的透射电镜(TEM)照片。