CN211785033U - 一种硅微通道电化学腐蚀试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，包括带有HF腐蚀液的电解槽、恒电位仪以及阵列式LED灯，所述电解槽内设有与n型硅电极相插接的第一插接槽、与饱和甘汞电极相插接的第二插接槽以及与铂电极相插接的第三插接槽，所述n型硅电极、饱和甘汞电极以及铂电极分别通过导线与恒电位仪电性连接，所述电解槽内固定设有两个与蓄电池电性连接的加热电阻器，所述阵列式LED灯设于电解槽的左侧且正对于第一插接槽，所述n型硅电极的右端插接于第一插接槽内，且n型硅电极的左端裸露于电解槽的左端且正对于阵列式LED灯。本实用新型便于对各个电极进行固定定位，操作简单，使得测量的结果更精准，增加实验的成效。

Description

一种硅微通道电化学腐蚀试验装置

技术领域

本实用新型属于化学技术领域，具体涉及一种硅微通道电化学腐蚀试验装置。

背景技术

所谓的硅微通道电化学腐蚀过程就是将硅片放入配好的腐蚀液(如HF溶液)中，将硅片与电源正极相连接，然后用一种不与腐蚀液反应的贵金属(如铂电极)与电源负极相连接并浸没在腐蚀液中，从而通过控制外加电场来控制硅与腐蚀液间化学反应的过程。硅与腐蚀液的反应会在硅与腐蚀液相接触的电化学反应界面上来进行，这一过程包含着参与反应的粒子得到电子或者失去电子的过程。由于这一界面作为反应发生的基本环境存在的，因而其基本性质对电化学反应过程有着十分显著的影响。

然而现有技术的硅微通道电化学腐蚀的电化学反应过程通常用的电解液直接置于玻璃杯中，而参比电极、辅助电极以及工作电极直接插接于烧杯中，没有电极的固定结构，出现电极相接处的现象，而且硅微通道电化学腐蚀的光电流扫描影响因素有腐蚀液的温度以及对于工作电极的光照，然而现有实验装置并不具备这一点，使得光电流扫描测量不精准，传统硅微通道电化学腐蚀试验不具备任何搅拌装置，不能够有效增加氢气的脱出速率，减少氢气在电解表面的吸附，实验效果不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，包括带有HF腐蚀液的电解槽、恒电位仪以及阵列式LED灯，所述电解槽内设有与n型硅电极相插接的第一插接槽、与饱和甘汞电极相插接的第二插接槽以及与铂电极相插接的第三插接槽，所述n型硅电极、饱和甘汞电极以及铂电极分别通过导线与恒电位仪电性连接，所述电解槽内固定设有两个与蓄电池电性连接的加热电阻器，所述电解槽内固定设有四个对称设置的半导体制冷片，所述阵列式LED灯设于电解槽的左侧且正对于第一插接槽，所述n型硅电极的右端插接于第一插接槽内，且n型硅电极的左端裸露于电解槽的左端且正对于阵列式LED灯，所述阵列式LED灯通过导线与蓄电池电性连接，所述电解槽、恒电位仪以及阵列式LED灯从左到右依次排列固定设于蓄电池安装箱的顶部，所述电解槽顶部的支架上镶嵌有伸入电解槽内腔内的搅拌器。

此项设置以n型硅电极作为工作电极、以饱和甘汞电极作为参比电极、以铂电极作为辅助电极，利用加热电阻器对电解槽内的HF腐蚀液进行加热至实验系统所要的温度，在硅电化学腐蚀反应过程中，通过阵列式LED灯对裸露在电解槽外侧的n型硅电极的背部区域进行光源照射，由于插接槽的设置，对于各个电极的固定效果好，操作简单，使得测量的结果更精准，增加实验的成效。

优选的，所述第一插接槽、第二插接槽以及第三插接槽均为圆筒形槽，且所述圆筒形槽侧面设有开口以及底壁设有通孔。

此项设置开口以及通孔的设置使得电极实验过程中，腐蚀液能够完全浸湿各个电极。

优选的，所述圆筒形槽内通孔的孔径小于圆筒形槽相插接的电极柱的外径。

此项设置使得电极柱不会从从圆筒形槽内掉落完全浸没在电极槽中。

优选的，所述第一插接槽固定设于电解槽的左侧壁上，所述第二插接槽固定设于电解槽的右侧壁上，所述第三插接槽固定设于电解槽的前侧壁上，且第一插接槽与第三插接槽之间距离为5-8cm。

优选的，所述加热电阻器的形状为W形，且加热电阻器的外表面固定设有耐腐蚀的高分子陶瓷层。

此项设置利用高分子陶瓷层能够使得置于电解槽中的加热电阻器耐腐蚀。

优选的，所述电解槽内还设有温度传感器。

优选的，所述蓄电池设于所述蓄电池安装箱内。

优选的，所述电解槽上设有排液管，所述排液管上设有阀门。

本实用新型的技术效果和优点：该硅微通道电化学腐蚀试验装置，以n型硅电极作为工作电极、以饱和甘汞电极作为参比电极、以铂电极作为辅助电极，利用加热电阻器对电解槽内的HF腐蚀液进行加热至实验系统所要的温度，在硅电化学腐蚀反应过程中，通过阵列式LED灯对裸露在电解槽外侧的n型硅电极的背部区域进行光源照射，由于插接槽的设置，对于各个电极的固定效果好，操作简单，使得测量的结果更精准，增加实验的成效，搅拌器的设置能够有助于脱出氢气，有助于离子的扩散，减少氢气在电解表面的吸附，增加电荷转移的效率。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型第一插接槽的俯视图；

图3为本实用新型的俯剖图。

图中：1、电解槽；2、恒电位仪；3、阵列式LED灯；4、n型硅电极；5、第一插接槽；6、饱和甘汞电极；7、铂电极；8、第三插接槽；9、开口；10、通孔；11、蓄电池；12、加热电阻器；13、第二插接槽；14、蓄电池安装箱；15、排液管；16、阀门；17、半导体制冷片；18、支架；19、搅拌器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了如图1-3所示的一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，包括电解槽1、恒电位仪2以及阵列式LED灯3，所述电解槽1内设有与n型硅电极4相插接的第一插接槽5、与饱和甘汞电极6相插接的第二插接槽13以及与铂电极7相插接的第三插接槽8，所述n型硅电极4、饱和甘汞电极6以及铂电极7分别通过导线与恒电位仪2电性连接，所述电解槽1内固定设有两个与蓄电池11电性连接的加热电阻器12，所述电解槽1内固定设有四个对称设置的半导体制冷片17，所述阵列式LED灯3设于电解槽1的左侧且正对于第一插接槽5，所述n型硅电极4的右端插接于第一插接槽5内，且n型硅电极4的左端裸露于电解槽1的左端且正对于阵列式LED灯3，所述阵列式LED灯3通过导线与蓄电池11电性连接，所述电解槽1、恒电位仪2以及阵列式LED灯3从左到右依次排列固定设于蓄电池安装箱14的顶部，所述电解槽1顶部的支架18上镶嵌有伸入电解槽1内腔内的搅拌器19。

具体的，所述第一插接槽5、第二插接槽13以及第三插接槽8均为圆筒形槽，且所述圆筒形槽侧面设有开口9以及底壁设有通孔10。

具体的，所述圆筒形槽内通孔10的孔径小于圆筒形槽相插接的电极柱的外径。

具体的，所述第一插接槽5固定设于电解槽1的左侧壁上，所述第二插接槽13固定设于电解槽1的右侧壁上，所述第三插接槽8固定设于电解槽1的前侧壁上，且第一插接槽5与第三插接槽8之间距离为5-8cm。

具体的，所述加热电阻器12的形状为W形，且加热电阻器12的外表面固定设有耐腐蚀的高分子陶瓷层。

具体的，所述电解槽1还设有温度传感器。

具体的，所述蓄电池11设于所述蓄电池安装箱14内。

具体的，所述电解槽1上设有排液管15，所述排液管15上设有阀门16。

该硅微通道电化学腐蚀试验装置，以n型硅电极4作为工作电极、以饱和甘汞电极6作为参比电极、以铂电极7作为辅助电极，利用加热电阻器12对电解槽1内的HF腐蚀液进行加热至实验系统所要的温度，在硅电化学腐蚀反应过程中，通过阵列式LED灯3对裸露在电解槽1外侧的n型硅电极4的背部区域进行光源照射，将恒电位仪2与电脑终端，通过打开电脑上的控制软件PowerSuite进行该装置的光电流扫描；

整个装置的温控装置包括温度测试、加热以及制冷，首先温度测试将测试温度的温度传感器的感应探头放置于电解槽1的内部，然后通过仪器读取探头所测得的反应槽的温度情况；加热主要是将两个电阻值较大的加热电阻器12串联，在电阻外面用耐腐蚀但传热性较好的材料保护起来，放置于腐蚀液当中，当环境温度小于所需温度时就需要让其加热工作，使得系统的温度得以升高；制冷主要是通过四个放置于腐蚀液中的半导体制冷片17，便于其工作时的散热，当环境温度高于实验所需温度时就需要让半导体制冷片17工作，使得系统的温度得以降低；

此外本实验搅拌器19的设置能够有助于脱出氢气，有助于离子的扩散，减少氢气在电解表面的吸附，增加电荷转移的效率。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，包括电解槽(1)、恒电位仪(2)以及阵列式LED灯(3)，其特征在于：所述电解槽(1)内设有与n型硅电极(4)相插接的第一插接槽(5)、与饱和甘汞电极(6)相插接的第二插接槽(13)以及与铂电极(7)相插接的第三插接槽(8)，所述n型硅电极(4)、饱和甘汞电极(6)以及铂电极(7)分别通过导线与恒电位仪(2)电性连接，所述电解槽(1)内固定设有两个与蓄电池(11)电性连接的加热电阻器(12)，所述电解槽(1)内固定设有四个对称设置的半导体制冷片(17)，所述阵列式LED灯(3)设于电解槽(1)的左侧且正对于第一插接槽(5)，所述n型硅电极(4)的右端插接于第一插接槽(5)内，且n型硅电极(4)的左端裸露于电解槽(1)的左端且正对于阵列式LED灯(3)，所述阵列式LED灯(3)通过导线与蓄电池(11)电性连接，所述电解槽(1)、恒电位仪(2)以及阵列式LED灯(3)从左到右依次排列固定设于蓄电池安装箱(14)的顶部，所述电解槽(1)顶部的支架(18)上镶嵌有伸入电解槽(1)内腔内的搅拌器(19)。

2.根据权利要求1所述的一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，其特征在于：所述第一插接槽(5)、第二插接槽(13)以及第三插接槽(8)均为圆筒形槽，且所述圆筒形槽侧面设有开口(9)以及底壁设有通孔(10)。

3.根据权利要求2所述的一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，其特征在于：所述圆筒形槽内通孔(10)的孔径小于圆筒形槽相插接的电极柱的外径。

4.根据权利要求1所述的一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，其特征在于：所述第一插接槽(5)固定设于电解槽(1)的左侧壁上，所述第二插接槽(13)固定设于电解槽(1)的右侧壁上，所述第三插接槽(8)固定设于电解槽(1)的前侧壁上，且第一插接槽(5)与第三插接槽(8)之间距离为5-8cm。

5.根据权利要求1所述的一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，其特征在于：所述加热电阻器(12)的形状为W形，且加热电阻器(12)的外表面固定设有耐腐蚀的高分子陶瓷层。

6.根据权利要求1所述的一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，其特征在于：所述电解槽(1)内还设有温度传感器。

7.根据权利要求1所述的一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，其特征在于：所述蓄电池(11)设于所述蓄电池安装箱(14)内。

8.根据权利要求1所述的一种硅微通道电化学腐蚀试验装置，其特征在于：所述电解槽(1)上设有排液管(15)，所述排液管(15)上设有阀门(16)。

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