Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

УДК544.65:544.4:546.28 ВЛИЯНИЕ KI НА ЗАРОЖДЕНИЕ КРЕМНИЯ НА СТЕКЛОУГЛЕРОДЕ ПРИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИИ ИЗ РАСПЛАВА KF-KCl-faSiFa С.И. Жук, А.В. Исаков, О.В. Гришенкова, В.Б. Малков, В.А. Исаев, Ю.П. Зайков Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия Аннотация Были получены хроноамперометрические и вольтамперометрические зависимости для электроосаждения кремния на стеклоуглероде из расплава KF-KCl-K 2 SiF 6 (0.2 мол. % Si) с добавкой 0-4 мол. % KI. Установлено, что электровосстановление кремния протекает в одну стадию. Добавка KI в расплав приводит к уменьшению числа кластеров Si на электроде иувеличению их размера. Ключевые слова: электроосаждение, расплавленные соли, кремний, зарождение, рост новой фазы. EFFECT OF KI ON THE SILICON NUCLEATION ON THE GLASSY CARBON BY THE ELECTRODEPOSITION FROM KF-KCL-K 2 SIF 6 MOLTEN S.I. Zhuk, A.V. Isakov, O.V. Grishenkova, V.B. Malkov, V.A. Isaev, Yu.P. Zaikov Institute o f High-Temperature Electrochemistry o f the Ural Branch o f the RAS, Yekaterinburg, Russia Abstract Chronoamperometric and voltammetric dependences for the silicon electrodeposition has been obtained on the glassy carbon from KF—KCl—K 2 SiF 6 (0.2 mol. % Si) molten with the 0-4 mol. % KI addition. It has been found that the silicon electroreduction occurs in a single step. The KI addition to the melt results in the decrease of Si clusters on the electrode and in the increase intheir size. Keywords: electrodeposition, molten salts, silicon, nucleation, growth o f a new phase. Целью данной работы являлось исследование зарождения и начальных стадий роста кремния на стеклоуглероде (СУ) при электроосаждении из расплава KF-KCl-K2SiF6 (0.2 мол. % Si) с добавкой 0-4 мол. % KI с помощью методов циклической вольтамперометрии (ЦВА) и хроноамперометрии. Эксперименты проводили при температуре 750°С в трехэлектродной закрытой ячейке из нержавеющей стали в атмосфере очищенного аргона. Контейнером для электролита служил стеклоуглеродный тигель. В качестве электрода сравнения и вспомогательного электрода использовали монокристаллический кремний, в качестве рабочего электрода - стеклоуглеродную пластинку. Вольтамперограммы и хроноамперограммы снимались с помощью потенциостата-гальваностата AUTOLAB 302N и программного обеспечения Nova 1.11. Скорость развертки потенциала варьировалась от 0.10 до 1.0 В/с, интервал потенциалов хроноамперометрии - от -0.04 до -0.12 В. Сопротивление электролита учитывалось и аппаратно компенсировалось. Было установлено, что на вольтамперограммах, полученных на СУ-электроде в расплаве KF-KCl-K 2 SiF 6 , наблюдается один катодный и один анодный пик, что соответствует электрохимическому восстановлению и окислению кремния (рис.1а). Очевидно, процесс электровосстановления кремния проходит в одну стадию с передачей 4 электронов одновременно. Наличие характерной «нуклеационной петли» (рис.1б) свидетельствует о наличии стадий зарождения и роста новой фазы (Si). 0.4 0.2 - 0.2 -0.4 Ч і Г ~~~2 ft J Ц У _ - 4 1 . . - 0.2 0.2 а) 0.4 Е . : j , / f ! і б) 0.1 Е . V Рис. 1. Вольтамперометрические зависимости, полученные на СУ- электроде при электроосаждении из расплава KF-KCl-K 2 SiF 6 при температуре 750 °С и разных скоростях развертки потенциала (а): 1 - 0.1 В/с; 2 - 0.2 В/с; 3 - 0.5 В/с; 4 - 0.7 В/с; б - «нуклеационная петля» (0.1 В/с, потенциал реверса -0.06 В) 347