利用SECM技术实现硅烷sol-gel组分的微区可控沉积

作为一种代表性的sol-gel材料，官能团可选的硅氧烷薄膜，已广泛应用于材料防护、电分析及催化等领域。最近兴起的"电沉积"技术，是通过在导电基体上施加阴极极化电位，使电极表面附近溶液发生碱化，进而实现硅烷在电极表面的缩聚成膜。为克服该技术仅适用于导电基体的问题，本项目首次提出，采用扫描电化学显微镜(SECM)的反馈或直接模式，分别通过在微探针或基体上施加阴极电位，使探针与基体之间的微区溶液发生碱化，进而调控微区内硅烷溶液的絮凝和在基体上的沉积。本项目将研究探针、溶液和基体三大参数对硅烷微区沉积的影响规律，进而实现在不同导电类型的固相表面上硅烷组分的微区可控沉积；根据所选硅烷类型及其复合体系的不同性质，探索性研究硅烷微区可控沉积技术在若干领域可能的应用。本项目关于硅烷微区可控沉积的研究，一方面为传统的硅烷电沉积提供一种全新的研究与制备方法；另一方面，拓展了利用SECM进行微区沉积的材料体系。

微区加工（图案化）在电子电路、先进膜材料及蛋白微区传感等诸多领域有重要的应用。本项目提出基于sol-gel电化学的基本原理，研究在导电或不导电（包括半导体）的基体表面微区沉积SiO2类的sol-gel组分，实现基体表面微区图案化。主要采用两种手段来实现上述研究目标：一为扫描电化学显微镜（SECM），二为光控沉积。前者利用Faraday电流的微区分布，采用直接模式或反馈模式可分别实现在导电的或不导电的基体上sol-gel组分的微区电沉积；后者可通过控制光斑大小调控sol-gel组分在p型半导体上的微区可控电沉积。. 研究并实现了SECM直接模式或反馈模式下，无机SiO2、无机/有机硅烷、金属/SiO2等sol-gel薄膜在导电（如ITO玻璃、玻碳电极）或不导电（如玻璃）基体表面的微区可控沉积。研究并得到了沉积时间、基体电位（直接模式下）、探针电位（反馈模式下）、探针-基体距离等影响微区sol-gel沉积层的轮廓大小与微观形貌的调控规律。提出采用光致调控sol-gel组分在p型半导体表面电沉积的方法，并研究得到了相关参数的调控规律，在此基础上，采用微米尺度的激光光斑在p型半导体表面微区可控沉积sol-gel薄膜。进而，尝试性开展在SECM下结合光照激发在p型半导体表面可控微区沉积sol-gel薄膜。