Study of the Influence of the Optimal Composition of the Bath on Nucleation and Growth of Ni-Fe Alloy Thin Films

Abstract

Тонкі плівки сплаву Ni-Fe є однією з найстаріших тем в області електрохімії, оскільки вони демонструють низку фізичних властивостей, що призводить до їх широкого використання в різних додатках. У статті було вивчено вплив складу ванни та прикладного потенціалу на тонкі плівки сплаву Ni-Fe. Тонкі плівки Ni-Fe електроосаджували на мідні підкладки при pH приблизно 3, і експерименти проводили при кімнатній температурі. Час осадження дорівнював 10 хв для всіх нанесених зразків, прикладеного потенціалу (– 1,35 В; 1 В) і складу ванни (0,005; 0,075 і 0,1 М). Експерименти проводилися з використанням електрохімічних методів, таких як циклічна вольтамперометрія (CV), а хроноамперометрію використовували для розробки електролітичних сплавів типу Ni-Fe з урахуванням явища росту зародків. Ми продемонстрували, що фактично концентрація електроліту майже не впливає на тип нуклеації, але її вплив виявляється в лінійності кривої. Коефіцієнт дифузії та густина нуклеації для миттєвої нуклеації та швидкість нуклеації для прогресивної нуклеації також були оцінені, а реакція осадження тонкої плівки Ni-Fe показала нуклеацію та ріст (3D) під контролем дифузії. Проростання Ni-Fe є важким на поверхнях мідної підкладки за низьких перенапруг, і максимальний час зменшується зі збільшенням перенапруг.

Ni-Fe alloy thin films are one of the oldest topics within the framework of electrochemistry because they exhibit a range of physical properties that lead to their widespread use in a variety of applications. In this study, the effects of bath composition and applied potential on Ni-Fe alloy thin films were investigated. Ni-Fe thin films were electrodeposited on copper substrates at a pH of approximately 3, and the experiments were performed at room temperature. The deposition time was equal to 10 min for all deposited samples and the applied potential (– 1.35 V, 1 V) and bath composition (0.0.05, 0.075 and 0.1 M). The experiments were performed using electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV), and an electrochemical method called chronoamperometry was used to develop electrolytic alloys of the Ni-Fe type by considering the nucleation growth phenomenon. We demonstrated in fact, the concentration of the electrolyte had almost no effect on the type of nucleation, but its effect appeared in the linearity of the curve. The diffusion coefficient and nucleation density for instantaneous nucleation and the nucleation rate for progressive nucleation were also evaluated and the Ni-Fe thin film deposition reaction showed nucleation and growth (3D) under diffusion control. Germination of Ni-Fe is difficult on copper substrate surfaces for low overpotentials, and the maximum time decreases with increasing overpotentials.