Lehr buch rei he GaL va no tech nik Waldfried J. L. Plieth Der galvanische Prozess Grundlagen der Metallabscheidung und Strukturbildung 1.

Transkript

1 Lehr buch rei he GaL va no tech nik Waldfried J. L. Plieth Der galvanische Prozess Grundlagen der Metallabscheidung und Strukturbildung 1. Auflage

2 1 Einführung Die Prozesskette der galvanischen Metallabscheidung Primäre Keimbildung auf einem Substrat Die Kette von Keimbildung, Keimwachstum und Keimtod Keimbildung Keimwachstum Keimlebensdauer und Keimtod Der stationäre Zustand Strukturbildung Keimbildung Keimbildung auf Fremdmetall Unterpotentialabscheidung oder Keimbildung Zweidimensionale Keimbildung Unterpotentialabscheidung Beispiel: Blei auf Silber Charakterisierung der UPD-Strukturen Die thermodynamische Bedeutung der UPD-Potentiale UPD-Schichtbildung in Stufen mit partieller Entladung Keimbildung auf arteigenem Metall Volmer-Weber-Mechanismus Becker-Doering-Mechanismus Keimbildungsgeschwindigkeit Instantane und progressive Keimbildung Diffusion und Ladungsdurchtritt Diffusion Stationäre Diffusion...46

3 8 4.3 Zeitabhängige Konzentrationsänderungen Chronopotentiometrie Chronoamperometrie, Chronocoulometrie Kontrolle der Diffusion Die rotierende Scheibenelektrode Rotierende Stab-Elektrode Die Durchtrittsreaktion Durchtrittswiderstand Tafelgeraden Elektrochemische Reaktionsordnungen Überlagerung von Diffusions- und Durchtrittshemmung Elektrokristallisation Teilprozesse der Elektrokristallisation Adatome Adatome im Gleichgewicht Definition der Kristallisationsüberspannung Oberflächenkomplexe Oberflächendiffusion Kristalleinbau Die kristalline Struktur einer idealen Metalloberfläche Halbkristalllagen und Verweilzeiten Die Oberflächendichte von Halbkristalllagen Halbkristalllagen in Legierungen Strukturbildung Strukturen Strukturen von Metallen Dichteste Kugelpackungen Kubisch innen zentrierte Kugelpackung Kugelpackungen in Legierungen Hume-Rothery-Phasen CsCl-Struktur CsCl-Überstrukturen Strukturen bei Ionenkristallen Strukturen mit gerichteten Bindungen Zustandsdiagramme Nichtmischbarkeit der Schmelze...82

4 Vollständige Mischbarkeit in der Schmelze und im festen Zustand Partielle Mischbarkeit im festen Zustand Monotektische und peritektische Systeme Bildung intermetallischer Verbindungen Zustandsdiagramme ternärer Systeme Additive Funktionale Einteilung der Additive Adsorptionsisothermen Die Langmuirsche Adsorptionsisotherme Adsorptionsisothermen für zwei Adsorbate Experimentelle Möglichkeiten zur Bestimmung der Oberflächenkonzentrationen Von der Adsorption beeinflusste Oberflächeneigenschaften Die Bestimmung der Doppelschichtkapazität Oberflächenkonzentrationen von zwei Substanzen Effektive Adsorptionsisothermen Pearsons Hart-Weich-Konzept Wechselwirkung Adsorbat-Metalloberfläche Chemisches Potential der Elektronen und Elektronegativität Potentialabhängigkeit des Chemischen Potentials und der Elektronegativität Hardness und Softness Struktursteuerung durch Additive Blockierende Wirkung von Additiven Behinderung der Oberflächendiffusion Beeinflussung der Kristallstrukturen Einebnende Wirkung von Additiven Legierungsbildung Brenners Klassifizierung von Legierungen Überlagerung der Partialstromdichten Selektivität der Oberfläche Potentialabhängigkeit der Selektivitätskonstanten Grenzen des Modells und Erweiterungen Charakterisierung von Legierungen über Selektivitätskonstanten Kobalt-Eisen Kobalt-Nickel...122

5 Eisen-Nickel Ternäre Systeme Halbkristalllagen ternärer Systeme Die Markovsche Kettentheorie für ternäre Systeme Vorhersage der Zusammensetzung einer CoFeNi-Legierung Ausgewählte Metalle und Legierungen Kupfer Kupferelektrolyte Die Rolle von Chlorid Additive Abscheidungsmechanismen Pulsabscheidung Nickel Nickelelektrolyte Additive Multischichten Gepulste Nickelabscheidung Nickeldispersionsschichten Nickel-Legierungen Nickel-Kobalt Nickel-Eisen und Kobalt-Eisen Ternäre Legierungen Nickel-Kobalt-Eisen Chrom Chrom(VI)-Elektrolyte Mechanismus der Abscheidung aus Chrom(VI)-Elektrolyten Eigenschaften der Chromschicht Abscheidung aus Chrom(III)-Elektrolyten Mechanismus der Abscheidung aus Chrom(III)-Elektrolyten Chrom-Dispersionsschichten Zink Keimbildung an Eisen Zinkelektrolyte Wasserstoffentwicklung als Konkurrenz zur Metallabscheidung Zink-Legierungen Zink-Nickel-Kobalt-Eisen-Legierungen Saure ZnNi-Elektrolyte...157

6 Alkalische ZnNi-Elektrolyte Kupfer-Zink-Legierungen Zink-Mangan Zinn Zinn-Elektrolyte Additive Mechanismen der Zinn-Abscheidung Zinnlegierungen Zinn-Kupfer- und Zinn-Zink-Legierungen Blei Bleielektrolyte Additive Probleme der Elektrolyse Blei-Legierungen Blei-Zinn-Legierungen Bleifreie Zinn-Legierungen Zinn-Wismut Zinn-Silber Silber Silberelektrolyte Additive Abscheidungsmechanismen Oberflächenverstärkte Ramanspectroskopie an Silber Gold Goldelektrolyte Abscheidungsmechanismen Gold-Legierungen Palladium Palladium-Elektrolyte Additive Palladium-Legierungen Palladium-Nickel, Palladium-Kobalt, Palladium-Eisen Palladium-Silber Platin Platin-Legierungen Induzierte Abscheidung: NiMo und NiW...189

7 Aluminium aus nichtwässrigen Elektrolyten Aluminiumabscheidung aus einem organischen Elektrolyt Aluminium-Abscheidung aus ionischen Flüssigkeiten Chemische Metallisierung Chemisch Kupfer Chemisch Nickel Halbleiter Das Bändermodell Strom-Spannungskurven an Halbleitern Photoströme an Halbleitern Beispiele elektrochemischer Abscheidung von Halbleitern Besondere Beschichtungen Leitfähige Polymere Elektrochemische Synthese Eigenschaften leitfähiger Polymere Copolymerisation Korrosionsschutz durch intrinsisch leitfähige Polymere Dispersionsschichten Herstellung von Dispersionen Das Zeta-Potential Experimentelle Bedingungen der Coabscheidung Anwendungen Multischichten Galvanische Abscheidung von Multischichten Beispiele der Präparation von Multischichten Konversionsschichten Phosphatierungen Chromatierungen Verzeichnis der Formelsymbole Stichwortverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis...269