金属铜电沉积过程分形研究

３３１中国稀土学报２２卷产物形貌的分形维数与电解质溶液中硫酸铜浓度的
关系图。

从图示的情况可以明显看ｉｑ，在不同的外加电压时，随着电解液中硫酸铜浓度的增加，电沉积产物的分维数均随之加大。

分析认为，团簇分形结构产生的原因是由于快速生产的部分屏蔽了其它部分，便得后面的粒子较难接触到被屏蔽的部分，从而使产物生成较多的分枝，形成明显的分形结构。

在电沉积过程中，电解质溶液中二价铜离子浓度的增加，加速了铜离子在阴极的析出，随着金属铜沉积速度的加快，减弱了屏蔽效应的影响，增加了粒子到达团簇内部的几率，使得随着硫酸铜浓度增加，沉积产物的分维数变大；生成的沉积产物的分枝亦随硫酸铜浓度的增加而变的粗大等现象的发生。

从图中所示的情况还可以看出，当电沉积使用的外加电压取值为３、７和１０Ｖ时，随着外加电压数值的加大，电沉积铜产物分形维数随硫酸铜浓度增加而增大的趋势更为显著。

但是当外加电压为１２或１５Ｖ时，这一增大的趋势变缓。

按
社≯蒜鹰（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）
图６相同外加电压（７Ｖ）下不同硫酸铜浓度时金属铜电沉积产物的形貌图
（ａ）０．１：（ｂ）０．２５：（ｃ）０．５；（ｄ）０．７５
Ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｐｐｅｒｓｕｌｐｈａｔｅ
图７不Ｉ司电解质浓度对沉积产物分形维数关系
照前面有关电沉积产物分形维数变动情况的分析可知，当电解质溶液中铜离子的浓度较高，其在阴极上析出的速度较快时，电沉积产物的分形维数加大。

外加电压增大，同样会加速电解质中离子的移动速度，但是由于阴极上析氢反应与金属铜离子沉积反应的箕装≮》
（ａ）（ｂ）（ｃｊ（ｄ）
图８不同温度下得到的电沉积产物形貌图
（ａ）２５℃：（ｂ）４０℃：（ｃ）５０℃：（ｄ）６０℃
图９沉积温度一沉积产物分形维数关系曲线
共同发生，因此出现了随外加电压增大，沉积产物分形维数发生波动的情况。

分析认为，图７中所示出的在外加电压较高时出现的电沉积铜产物分形维数随使用电解质溶液中硫酸铜浓度增加而增大的趋势渐缓的趋势也同样和阴极析氢反应的进行有关。

２．５温度对电沉积结果的影响
在实验中适当地提高温度有利于加速二价铜离子的扩散，使电解液成分趋于均匀，并能降低电解液的比电阻及电耗。

但是，电解液的温度也不宜过高，否则会增大电极的化学溶解，增加电解液的蒸发。

图８给出的是在使用硫酸浓度为１Ｉｎｏｖｄｍ３，硫酸铜浓度为０．５ｍｏｌ／ｄｍ３的水溶液作为电解溶液，在外加电压为５Ｖ的情况下，在不同电解液温度情况下进行电沉积实验得到的金属铜电沉积产物的组织形貌图。

根据图中所给出的形貌图中，无法看出随着电解液温度的变化，生成的电沉积产物的形貌有什么规律性的变化。

图９给出了不同电沉积温度下生成的金属沉积产物形貌的分形维数，从这一电沉积温度一沉积产物分形维数关系曲线可以看出，随着温度的升高，沉积产物的分形维数先呈现上升趋势，当温度升高到某一数值后，随着温度的继续升高，沉积产物的分形维数则在某一温度范围内呈现在波动现象，最后，随着电
沉积温度的进一步上升，这一曲线进一步呈现下降的
金属铜电沉积过程分形研究
作者：张皓东， 谢刚， 李荣兴， 陈书荣
作者单位：张皓东(昆明理工大学环境科学与工程学院(云南昆明))， 谢刚,李荣兴,陈书荣(昆明理工大学材料与冶金工程学院(云南昆明))
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引用本文格式：张皓东.谢刚.李荣兴.陈书荣金属铜电沉积过程分形研究[会议论文] 2004。