卢建红等：聚二硫二丙烷磺酸钠在二元络合化学镀铜体系中的作用 ·1383· 00 -0 4.45 一SPS质量浓度0.2mg·L-1 SPS质量浓度0.4mg·L-1 4.40 0 SPS质量浓度0.6mgL-1 4.35 100 4.30 2 -200 4.20 4.15 -300 4.10 4.05 409b6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 4.00L 电极电位NV 0 0.10.20.30.40.50.6 SPS质量浓度mg·L-少 图4SPS对甲醛阳极氧化的影响 Fig.4 Influence of SPS on the anodic oxidation of formaldehyde 图5，不同SPS添加剂质量浓度对沉积速率的影响 Fig.5 Effect of SPS mass concentration on the copper deposition rate 2HCH0+40H°=2HC00ˉ+H2+2H20+2eˉ 描电镜图，由图可以看出，所制备的镀层平滑细致，加 (pH值>11). (4) 入SPS后，粒径大小无明显变化，对结晶沉积形貌影响 2.3SPS对化学沉积速率的影响 不大.图7所示的能谱图谱表明无论是否加入SPS,制 图5是不同SPS浓度下化学镀铜的沉积速率，由 备的铜镀层成分均为单一的100%铜，无0、S等夹杂. 图可以看出，随着SPS浓度的增加，沉积速率也相应增 图8是铜镀层的X射线衍射谱图，20为43.3°± 加，加入0.2mgL的SPS后，镀速由4.05增至4.31 0.1°；50.48°±0.1°；74.1°±0.1°时出现(111)， μmh,之后的增长速度呈抛物线关系，这与前述的 (200),(220)衍射峰，与粉末衍射标准(PDF卡片编号 混合电位变化及线性伏安法扫描结果相吻合，即SPS 040836)[2]的面心立方点阵结构(43.297°；50.433°； 在二元络合体系中的混合电位负移提升了反应驱动 74.140°)的铜非常接近，镀层没有出现Cu,0和其他 力，即满足热力学反应原理，以及线性扫描伏安法测试 氧化物的杂质峰，表明镀层铜纯净度较高.表2是不 阴阳极反应电流密度增大，从动力学角度解释镀速增 同SPS浓度的各晶面衍射峰强度占比，其中(220)晶 大这一结果 面无太大变化，而(200)呈增强趋势，占比从52.5%升 2.4SPS对化学沉积铜表观形貌和结构的影响 至60.0%，强度比值1/11从5.78增至13.18，可见 图6是不同SPS浓度时化学沉积铜的表观形貌扫 此二元体系制取的镀层有(200)晶面择优取向的趋势. (a b 24m 图6不同SPS质量浓度的化学镀铜沉积层的扫描电镜图.(a)0:(b)0.2mgL-l;(c)0.4mgL-l；(d)0.6mgL Fig.6 SEM micrographs of copper layers obtained at different SPS mass concentrations:(a)0;(b)0.2 mgL;(c)0.4 mgL;(d)0.6 mg L卢建红等: 聚二硫二丙烷磺酸钠在二元络合化学镀铜体系中的作用 图 4 SPS 对甲醛阳极氧化的影响 Fig. 4 Influence of SPS on the anodic oxidation of formaldehyde 2HCHO + 4OH - = 2HCOO - + H2 + 2H2O + 2e - (pH 值 > 11). (4) 图 6 不同 SPS 质量浓度的化学镀铜沉积层的扫描电镜图. (a) 0; (b) 0郾 2 mg·L - 1 ; (c) 0郾 4 mg·L - 1 ; (d) 0郾 6 mg·L - 1 Fig. 6 SEM micrographs of copper layers obtained at different SPS mass concentrations: (a) 0; (b) 0郾 2 mg·L - 1 ; (c) 0郾 4 mg·L - 1 ; (d) 0郾 6 mg· L - 1 2郾 3 SPS 对化学沉积速率的影响 图 5 是不同 SPS 浓度下化学镀铜的沉积速率,由 图可以看出,随着 SPS 浓度的增加,沉积速率也相应增 加,加入 0郾 2 mg·L - 1的 SPS 后,镀速由 4郾 05 增至 4郾 31 滋m·h - 1 ,之后的增长速度呈抛物线关系,这与前述的 混合电位变化及线性伏安法扫描结果相吻合,即 SPS 在二元络合体系中的混合电位负移提升了反应驱动 力,即满足热力学反应原理,以及线性扫描伏安法测试 阴阳极反应电流密度增大,从动力学角度解释镀速增 大这一结果. 2郾 4 SPS 对化学沉积铜表观形貌和结构的影响 图 6 是不同 SPS 浓度时化学沉积铜的表观形貌扫 图 5 不同 SPS 添加剂质量浓度对沉积速率的影响 Fig. 5 Effect of SPS mass concentration on the copper deposition rate 描电镜图,由图可以看出,所制备的镀层平滑细致,加 入 SPS 后,粒径大小无明显变化,对结晶沉积形貌影响 不大. 图 7 所示的能谱图谱表明无论是否加入 SPS,制 备的铜镀层成分均为单一的 100% 铜,无 O、S 等夹杂. 图 8 是铜镀层的 X 射线衍射谱图,2兹 为 43郾 3毅 依 0郾 1毅;50郾 48毅 依 0郾 1毅; 74郾 1毅 依 0郾 1毅 时 出 现 ( 111 ), (200),(220)衍射峰,与粉末衍射标准(PDF 卡片编号 040836) [22] 的面心立方点阵结构(43郾 297毅;50郾 433毅; 74郾 140毅)的铜非常接近,镀层没有出现 Cu2 O 和其他 氧化物的杂质峰,表明镀层铜纯净度较高. 表 2 是不 同 SPS 浓度的各晶面衍射峰强度占比,其中(220) 晶 面无太大变化,而(200)呈增强趋势,占比从 52郾 5% 升 至 60郾 0% ,强度比值 I200 / I111 从 5郾 78 增至 13郾 18,可见 此二元体系制取的镀层有(200)晶面择优取向的趋势. ·1383·