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利用自组装单分子层作为分子抗蚀剂，在硅基底上可控无电镀沉积贵金属以制备用于电子学与等离子体学的纳米图案化表面

DOI：10.1021/acsanm.9b01641 期刊：ACS Applied Nano Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 在硅表面进行贵金属的无电沉积技术在电子电路、金属电镀工业、光刻及其他制造工艺等领域具有广泛应用。此外，利用自组装单分子层（SAM）作为无电沉积抗蚀剂以实现可控沉积的研究，在推动纳米电子学、传感应用及基础研究发展方面展现出重要潜力。本文通过探究微观镀覆趋势，重点研究了在有机硅烷单分子层（作为定向金属沉积的抗蚀膜）存在条件下，实现Si(111)表面金/银金属可控沉积的镀液体系开发。实验在环境条件下监测了金属离子浓度、NH4F、柠檬酸、柠檬酸钠、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）及沉积时间等因素对Si(111)表面金/银无电沉积的影响规律，同时采用原子力显微镜（AFM）表征所得表面形貌，并通过紫外-可见光谱分析镀液稳定性。研究发现：当NH4F、柠檬酸浓度及沉积时间增加时，金/银沉积量均呈现上升趋势；PVP添加量和溶液pH值也对金属沉积具有显著影响。当NH4F浓度从常规镀覆条件降低时，十八烷基三氯硅烷（OTS）SAM膜能有效作为纳米级抗蚀层——特别是当NH4F浓度控制在0.02-0.50 M范围且金属离子浓度为0.001-0.020 M时，可在保留OTS保护区域的同时，于裸露硅表面沉积金属纳米结构。
作者： Sasanka Ulapane，Nilan J. B. Kamathewatta，Hannah M. Ashberry，Cindy L Berrie
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究在有机硅烷单分子层（作为定向金属沉积的阻蚀膜）存在下，于Si(111)表面可控沉积金属金和银的合适电镀液开发，同时探究微观电镀趋势，以制备金属-单分子层杂化表面。

研究成果

该研究成功优化了硅(111)表面金和银无电镀沉积的镀液配方，证实了OTS自组装单分子膜在特定条件下作为纳米级抗蚀剂的有效性。研究结果表明，在保持SAM?；で虻耐?，可在裸露硅表面实现可控金属沉积，这一成果在纳米电子元件、光电器件和生物传感平台等领域具有应用潜力。

研究不足

该研究的局限性在于需要精确控制镀液条件以防止金属沉积在自组装单分子层（SAM）的缺陷位点上。此外，当NH4F浓度较高且电镀时间较长时，OTS SAM作为抗蚀剂的效能会降低。

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