Method Article

Fabricage van dunne film zilver / zilverchloride elektroden met fijn gecontroleerde enkele laag zilverchloride

DOI:

10.3791/60820

⸱

July 1st, 2020

 , 
1Department of Electronic and Computer Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit document heeft tot doel een methode te presenteren om gladde en goed gecontroleerde films van zilverchloride (AgCl) te vormen met aangewezen dekking bovenop dunne filmzilverelektroden.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit document heeft tot doel een protocol te presenteren om vloeiende en goed gecontroleerde films van zilver/zilverchloride (Ag/AgCl) te vormen met aangewezen dekking bovenop dunne filmzilverelektroden. Dunne film zilveren elektroden formaat 80 μm x 80 μm en 160 μm x 160 μm werden gesputterd op kwartswafers met een chroom /goud (Cr/Au) laag voor hechting. Na passivatie, polijsten en kathodische reinigingsprocessen ondergingen de elektroden galvanostatische oxidatie met inachtneming van Faraday's Wet van Elektrolyse om gladde lagen van AgCl te vormen met een aangewezen mate van dekking bovenop de zilveren elektrode. Dit protocol wordt gevalideerd door inspectie van scanning elektronenmicroscoop (SEM) beelden van het oppervlak van de vervaardigde Ag / AgCl dunne film elektroden, die de functionaliteit en prestaties van het protocol benadrukt. Sub-optimaal vervaardigde elektroden worden ook vervaardigd voor vergelijking. Dit protocol kan op grote schaal worden gebruikt om Ag/AgCl-elektroden te fabriceren met specifieke impedantievereisten (bijvoorbeeld indringende elektroden voor impedantiestensingtoepassingen zoals impedantiestroomcytometrie en geinterdigiteerde elektrodearrays).

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De Ag/AgCl elektrode is een van de meest gebruikte elektroden op het gebied van elektrochemie. Het wordt meestal gebruikt als referentie-elektrode in elektrochemische systemen vanwege het fabricagegemak, niet-toxische eigenschap en stabiele elektrode potentieel1,2,3,4,5,6.

Onderzoekers hebben geprobeerd om het mechanisme van Ag / AgCl elektroden te begrijpen. De laagchloridezout op de elektrode blijkt een fundamenteel materiaal te zijn in de kar....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Fabricage van een Cr/Au hechtingslaag met behulp van liftoff

  1. Spincoat HPR504 positieve fotoresist van 1,2 μm dikte op een kwarts wafer met behulp van een spreidingssnelheid van 1.000 rpm voor 5 s en een spin snelheid van 4.000 rpm voor 30 s.
  2. Softbake de fotoresist op de kwartswafer op 110 °C gedurende 5 minuten op een hete plaat.
  3. Met behulp van een masker aligner, bloot de wafer zodanig dat locaties voor Cr / Au depositie worden blootgesteld met ultraviolet (UV) licht. De belichtingskrachtdichtheid en -tijd bedraagt respectievelijk 16 mW/cm2 en 7,5 s (blootstellingsenergiedichtheid = 120 mJ/cm2).
  4. Ontwikk....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Figuur 1 toont een 80 μm x 80 μm Ag/AgCl elektrode met een ontworpen AgCl-dekking van 50% vervaardigd volgens dit protocol. Ter observatie bedraagt het gebied van de AgCl-patch ongeveer 68 μm x 52 μm, wat overeenkomt met ongeveer 55% van de AgCl-dekking. Dit toont aan dat het protocol de hoeveelheid AgCl-dekking op de dunne film Ag-elektroden fijn kan regelen. De AgCl laag vervaardigd is ook zeer glad, zoals blijkt uit het samenklonteren van aangrenzende AgCl.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De fysische eigenschappen van een Ag/AgCl elektrode worden gecontroleerd door de morfologie en de structuur van de AgCl die op de elektrode wordt afgezet. In dit artikel presenteerden we een protocol om de dekking van een enkele laag AgCl op het oppervlak van de zilveren elektrode nauwkeurig te regelen. Een integraal onderdeel van het protocol is een gewijzigde vorm van de Faraday's Wet van Elektrolyse, die wordt gebruikt om de mate van AgCl op de dunne film zilveren elektroden controle. Het kan worden geschreven als:

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door een subsidie van het RGC-NSFC Joint Fund gesponsord door de Research Grants Council of Hong Kong (Project No. N_HKUST615/14). We willen graag Nanosystem Fabrication Facility (NFF) van HKUST erkennen voor de fabricage van het apparaat/systeem.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
AST Peva-600EI E-Beam Evaporation SystemAdvanced System TechnologyFor Cr/Au Deposition
AZ 5214 E PhotoresistMicroChemicalsPhotoresist for pad opening
AZ P4620 PhotoresistAZ Electronic MaterialsPhotoresist for Ag liftoff
Branson/IPC 3000 Plasma AsherBranson/IPCAshing
Branson 5510R-MT Ultrasonic CleanerBranson UltrasonicsLiftoff
CHI660DCH Instruments, IncElectrochemical Analyser
Denton Explorer 14 RF/DC SputterDenton VacuumFor Ag Sputtering
FHD-5Fujifilm800768Photoresist Development
HPR 504 PhotoresistOCG Microelectronic Materials NVPhotoresist for Cr/Au liftoff
Hydrochloric acid fuming 37%VMR20252.420Making diluted HCl for cathodic cleaning
J.A. Woollam M-2000VI Spectroscopic ElipsometerJ.A. WoollamMeasurement of silicon dioxide passivation layer thickness on dummy
Multiplex CVDSurface Technology SystemsSilicon dioxide passivation
Oxford RIE EtcherOxford InstrumentsFor Pad opening
Potassium ChlorideSigma-Aldrich7447-40-7Making KCl solutions
SOLITEC 5110-C/PD Manual Single-Head CoaterSolitec Wafer Processing, Inc.For spincoating of photoresist
SUSS MA6SUSS MicroTecMask Aligner
Sylgard 184 Silicone Elastomer KitDow CorningAdhesive for container on chip

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bakker, E., Telting-Diaz, M. Electrochemical sensors. Analytical Chemistry. 74 (12), 2781-2800 (2002).
  2. Jobst, G., et al. Thin-Film Microbiosensors for Glucose-Lactate Monitoring. Analytical Chemistry. 68 (18), 3173-3179 (1996).
  3. Matsumoto, T., Ohashi, A., Ito, N.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Silver Silver Chloride ElectrodesThin Film ElectrodesGalvanostatic OxidationFaraday Law ElectrolysisScanning Electron MicroscopyImpedance Sensing ApplicationsCathodic Cleaning ProcessChronopotentiometry TechniqueCurrent Density ControlElectrode Surface Analysis

Related Articles