[发明专利]一种三维微区电化学沉积控制方法及其适配系统

权利要求书

1.一种三维微区电化学沉积控制方法，步骤包括：在电解液和样品表面之间施加直流偏压和交流方波信号后；检测微管尖端与样品表面接触前回路中的交流电流信号，以计算正负电荷量Q＝∫idt，其中i为第一交流电流值，t为检测周期，并进阶计算电容值其中V_a为交流信号幅值，后根据推算出微管接近样品表面的接近距离d，其中r为微管尖端半径，ε₀为介电常数。

2.根据权利要求1所述的三维微区电化学沉积控制方法，其步骤还包括：

计算其中，M为沉积物的摩尔质量，n为每个电解液离子还原的电子数，F为法拉第常数，ρ为沉积物密度，r为微管尖端半径，i为电镀电流，v为沉积物生长速度，进而计算出沉积物高度h＝∫vdt。

3.根据权利要求1所述的三维微区电化学沉积控制方法，其步骤还包括：

计算其中ε为溶液的相对介电常数，进而根据微管尖端和样品表面的距离d计算出沉积物的高度：h＝l-d。

4.根据权利要求1所述的三维微区电化学沉积控制方法，其步骤还包括：

计算其中，M为沉积物的摩尔质量，n为每个电解液离子还原的电子数，F为法拉第常数，ρ为沉积物密度，r为微管尖端半径，i为电镀电流，v为沉积物生长速度，进而计算出沉积物高度h＝∫vdt；

计算其中ε为溶液的相对介电常数，进而根据微管尖端和样品表面的距离d计算出沉积物的高度：h＝l-d；

噪声排除：设系统每隔时间t测量一次电流和电容，在任意时刻k，分别根据电流计算出沉积物的沉积速度v_k，及电容计算出沉积物的高度y_k，假设上一个时刻k-t时，通过卡尔曼滤波计算得到的高度h为h_k-t，误差协方差为P_k-t，每次电流计算高度的误差为Q，电容计算高度的误差为R，h′_k为根据上一周期的高度和当前周期的电流对这一周期的高度预测，P′_k为h′_k对应的误差协方差，C_k为卡尔曼增益系数，计算下述公式得出新的系统状态h_k和P_k：

h′_k＝h_k-t+v_k·t

h_k＝h′_k+C_k(y_k-h′_k)

5.一种三维微区电化学沉积系统，以适配如权利要求1至4任一的三维微区电化学沉积控制方法，其包括：微管模块、位移控制模块，检测模块，其中微管模块包括：微管、腔体、注射泵三者连通；位移控制模块包括：位移台、控制器，其中控制器与位移台控制连接；检测模块包括：电流放大器、示波器、电压源和计算单元，其中控制器与计算单元连接，电压源经由导线与微管内电解液和样品表面导电层连接形成回路，并提供电化学沉积所需要的直流偏压和交流小信号，电流放大器和示波器接入回路，以对回路中的电流进行测量并向计算单元传输。

6.根据权利要求5所述的三维微区电化学沉积系统，其中微管为阵列式针头，且管内对应各针头处分别插有电极，以经由导线与各针头内电解液和样品表面导电层连接形成各个对应回路。