[实用新型]一种光电化学沉积槽

说明书

本实用新型涉及一种光电化学沉积槽，属于化学沉积技术领域。该光电化学沉积槽包括沉积槽体和极板倾角调控装置，电极板倾斜设置在沉积槽体内且电极板互相平行，极板倾角调控装置包括电机、动力输入齿轮I、动力输入齿轮II、从动齿轮I、从动齿轮II、传动链条I、传动链条II和电极板。本实用新型可根据不同需求，通过极板倾角调控装置调节改变电极板与竖直方向的夹角，可实现极板间距的调控，以及光效应与电效应的协同作用，可提高目标元素的收得率、沉积效率、沉积物质量及能量利用效率，从而有效降低生产成本。

技术领域

本实用新型涉及一种光电化学沉积槽，属于化学沉积技术领域。

背景技术

随着科技的进步和社会的发展，人类社会对半导体的质量和需求量将会不断上升。目前，在电积工业中所出现的电积槽多为传统型电沉积槽，其极板排布方式固定不变，只能以竖直悬挂的方式进行排布和沉积。如使用传统电沉积技术制备半导体，随着沉积过程的进行，电极的电导率逐渐降低，电极电势也降低，最终导致原材料沉积速率降低、电流效率降低。若将传统型电沉积槽用于半导体的光电化学沉积过程，则光能利用率不高，沉积半导体的效率、产量和质量难以提升。若能高效、低能耗地制备这类半导体，将大大提高企业效益，并能使资源得到充分利用。

电化学沉积就是利用电化学方法，电解液离子在阳极发生氧化反应，在阴极表面发生还原反应，通过选择性调节电沉积参数(电极电位、电流密度、电沉积溶液的pH值等)，使电解液阳离子在阴极表面被还原而析出所需物质的一种方法。电极反应一般包括以下几个过程：(1)反应离子由溶体向双电层移动，并继续经双电层向电极表面靠近；(2)反应离子在电极表面进行电极反应前的转化过程；(3)电极上的电子传递；(4)反应产物在电极表面进行反应后的转化过程；(5)反应产物形成新相，或反应产物自电极表面向电解液传递。

光电化学沉积是集光、电、化学为一体的沉积技术，是建立在半导体电化学基础上的一种材料制备手段。在光的照射下，光被金属或半导体电极材料吸收，或被电极附近溶液中的反应剂吸收，造成能量积累或促使电极反应发生，体现为光能和电能与化学能的转换。

光电化学沉积技术主要是利用光电效应来影响光电化学沉积过程，首先是光电导效应，即能量大于半导体材料禁带宽度E_g的光照射半导体表面，促使半导体载流子浓度的升高，从而提升了半导体的导电性；其次是光生伏特效应，能量大于半导体材料禁带宽度E_g的光照射至半导体/溶液界面时，半导体上产生的电子-空穴对将被弯曲的能带分离，对电极/电解液界面电势产生影响。上述两种现象会对电化学沉积体系中的载流子浓度以及电极/电解液界面电势降产生巨大的影响，从而使得离子还原过电势降低、电极反应速率加快。最后是光热效应，即能量低的光子激发能力很弱，热量传递性强，其主要作用是进行热辐射，导致电解液温度上升，类似于对沉积体系进行加热，可有效增强沉积过程中电解液中各电解质离子的扩散运动，从而改变电化学沉积行为。

实用新型内容

本实用新型针对传统电解槽中电极板只能竖直悬挂的情况，提出一种光电化学沉积槽，本实用新型光电化学沉积槽可根据不同需求、不同沉积元素而改变极板的倾斜度，从而实现极板间距的快速调节、生产效率的提高，人力成本的降低，经济效益的提升。