升温电极应用于微/纳电极电化学加工的研究

本项目拟运用具有装置简单和加热迅速的优势的高频交流电加热技术，以基于约束刻蚀层技术（CELT）的电化学微加工为切入点，对微/纳米电极及其附近的薄层溶液进行温度调制，探索升温技术应用于电化学微/纳米加工中的基本问题， 并运用扫描探针技术包括了电化学扫描隧道显微镜（ECSTM）和 扫描电化学显微镜（SECM）在加热的同时对电化学加工机理进行深入研究。同时，进一步发展温度可控的电化学加工技术，并在实际应用中发挥重要作用。研究结果主要以2项专利或4-5篇高水平英文论文形式提供，并争取申请一项国际专利。

本项目运用具有装置简单和加热迅速的高频交流电加热技术，以基于约束刻蚀层技术（CELT）的电化学微加工为切入点，对微/纳米电极及其附近的薄层溶液进行温度调制，探索升温技术应用于电化学微/纳米加工中的基本问题，利用了SECM（扫描电化学显微镜）在加热的同时对电化学性质进行了成像，从而对电化学加工的机理进行深入研究。同时，进一步发展温度可控的电化学加工技术，并在实际应用中发挥重要作用。.主要研究内容和结果如下：.（1）一种新型热电偶微电极的制作，是用氢氧焰将Pt丝和Pt-Rh丝熔融成一个结点，该结点为热电偶测量温度的热端。通过电化学刻蚀的方法，可以使微电极的尖端直径约为20 μm。该热电偶微电极可以作为热电偶用于测量电极表面的温度。同时，这根微电极还可以用于电化学微加工和有机小分子的电催化体系。该热电偶测温系统包括了R型热电偶、标准的MODBUS-RTU通信协议多路差分输入温度采集卡、RS-485转接器和24 V的直流电源。通过该装置可将测温系统与扫描电化学显微镜进行联用，完成溶液中的电化学和温度同时成像。.（2）项目中成功设计和制备了可用于高频升温的印刷电路板，通过高频升温装置对热电偶微电极施加不同加热功率，从而达到对热电偶微电极控温的目的。探讨了不同高频加热频率对溶液中的电化学循环伏安行为的影响，在最佳共振频率下，增大施加功率，则电极表面的温度升高。将升温热电偶微电极用于电化学微加工中，考察了不同加热功率对ITO表面ZnO纳米线刻蚀加工过程的影响，并考察了不同温度下利用微电极对半导体材料n-GaAs刻蚀效果的影响，将实际刻蚀n-GaAs的结果与理论模拟数值进行拟合，计算出不同温度下的反应常数。.本项目迄今已经申请了4项项国内专利和发表了7篇国内外论文。