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

Ниже приведены вольтамперометрические (рис.2) и хроноамперометрические (рис.3) зависимости для электроосаждения кремния на СУ из расплава KF-KCl-K2SiF6 (0.2 мол. % Si) с различными добавками KI (0-4 мол. %). Видно, что при увеличении концентрации KI в расплаве высота катодного пика снижается (рис.2). Так же как и при электроосаждении из расплава без добавок KI, на ЦВА наблюдается «нуклеационная петля» (рис.2б). Типичные хроноамперограммы (рис.3) показывают, что увеличение концентрации KI в расплаве приводит к уменьшению высоты пика, соответствующего перекрытию диффузионных зон растущих кластеров кремния; время достижения пика меняется незначительно. Теоретическая обработка хроноамперограмм по модели Шарифкера - Хиллза показала, что во всех исследованных условиях начальные стадии фазообразования кремния на СУ протекают по механизму мгновенного зарождения и диффузионно-контролируемого роста. Было проведено электроосаждение кремниевых кластеров на стеклоуглероде в потенциостатическом режиме при -0.07 В и длительности импульса, соответствующей времени пика на хроноамперограммах. SEM- фотографии полученных осадков приведены на рис. 4 и 5. Видно, что с ростом концентрации KI размеры образующихся кластеров кремния увеличиваются (с 1 до 3 мкм), а их количество уменьшается. а б Рис. 2. Вольтамперометрические зависимости, полученные на СУ из расплава KF-KCl-K 2 SiF 6 -KI: а: 1 - 0 мас. % KI; 2 - 2 мол. % KI; 3 - 4 мол. % KI; б - «нуклеационная петля» (4 мол. % KI, 0.1 В/с, потенциал реверса -0.06 В) Рис. 3. Типичные хроноамперограммы, полученные на СУ из расплава KF-KCl-K 2 SiF 6 при температуре 750 С: 1 - 0 мол. %; 2 - 2 мол. %; 3 - 4 мол. % Таким образом, установлено, что электровосстановление кремния на СУ из расплава KF-KCl-K2SiF6 (0.2 мол. %) с добавками 0-4 мол. % KI протекает в одну стадию с передачей 4 электронов одновременно. Циклическая вольтамперометрия показала, что процесс электрокристаллизации кремния происходит по механизму зарождения и роста. Анализ соответствующих потенциостатических кривых позволил установить, что начальные стадии электроосаждения кремния могут быть объяснены на основе модели трехмерного мгновенного зарождения с дифузионно-контролируемым ростом. SEM-наблюдения подтвердили результаты электрохимических измерений. 348