Нанесення наночастинок металів, зокрема срібла на поверхню кремнію використовують для формування антивідбивної поверхні фотоелектричних перетворювачів. Одним із перспективних методів такої модифікації є метод гальванічного заміщення, який характеризується широкими можливостями керованого впливу на морфологію осаджуваного наноструктурованого металу. Осадження срібла гальванічним заміщенням найбільш вивчене у водних розчинах AgNO3 у присутності HF. Проте гідроліз утворених сполук Силіцію, зміна рН, електровідновлення водню не завжди забезпечують кероване формування наночастинок металу. Тому як альтернативу, в останні роки досліджують процеси гальванічного заміщення у середовищі органічних розчинників, яке запобігає перебігу побічних хімічних й електрохімічних процесів. Середовище органічних апротонних розчинників сприяє формуванню сфероподібних частинок металу та 2D заповненню ними поверхні кремнію під час гальванічного заміщення. Пропонована робота присвячена вивченню закономірностей процесу гальванічного заміщення для одержання наноструктурованих осадів срібла на кремнієву підкладку з водних розчинів ціанідних комплексів та в середовищі DMF. Наведено результати досліджень процесу осадження наноструктурованого срібла на поверхню кремнію методом гальванічного заміщення. Показано, що за гальванічного заміщення срібла на кремнії з розчинів AgNO3 у DMF характерно утворення дискретних частинок сферичної форми з великим діапазоном розмірів (80…200 нм). За відновлення срібла з розчинів ціанокомплексу спостерігається формування наночастинок срібла значно менших за розмірами (60…80 нм) та рівномірним розподілом їх на поверхні кремнієвої підкладки. Тому для модифікації кремнію лише наночастинками срібла з невеликим діапазоном розкиду їх за розмірами визначальним є гальванічне заміщення у розчинах стійких комплексних сполук Арґентуму в DMF. Встановлено, що за підвищення температури гальванічного заміщення у розчині AgNO3 в DMF від 20 до 40 оС розміри частинок срібла та геометрія осаду суттєво не змінюються. Спостерігається тенденція до агломерації частинок срібла та збільшення щільності заповнення поверхні кремнію осадом, що зумовлено послабленням адсорбції молекул апротонного органічного розчинника DMF з осадом срібла. Окрім того, з підвищенням температури зменшується катодна поляризація.
1. Бережанський Є. І. Нанотекстурування кремнію методом каталітичного хімічного
травлення / Є. І. Бережанський, С. І. Нічкало, В. Ю. Єрохов, А. О. Дружинін // Фізика і хімія
твердого тіла. – 2015. – Т. 16, № 1. – С. 140–144. 2. Fang H. Silver catalysis in the fabrication of
silicon nanowire arrays / H. Fang, Y. Wu, J. Zhao, J. Zhu // Nanotechnology. – 2006. – Vol. 17. – P. 3768–
3775. 3. Kim T. Composite Porous Silicon-Silver Nanoparticles as Theranostic Antibacterial Agents /
T. Kim, G. B. Braun, Z. She, et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2016. – Vol. 8. – P. 30449–30457.
4. Huang. Z. P. Ordered arrays of vertically aligned [110] silicon nanowires by suppressing the
crystallographically preferred <100> etching directions / Z. P. Huang, T. Shimizu, S. Senz, et al. // Nano
Lett. – 2009. – Vol. 9. – P. 2519–2525. 5. Huang Z.P. Extended arrays of vertically aligned sub-10 nm
diameter [100] Si nanowires by metal-assisted chemical etching / Z. P. Huang, X. X. Zhang, M. Reiche, et
al. // Nano Lett. – 2008. – Vol. 8. – P. 3046–3051. 6. Zhang C. Graphene-Ag hybrids on laser-textured Si
surface for SERS Detection / C. Zhang, K. Lin, Y. Huang and J. Zhang // Sensors. – 2017. – Vol. 17. –
a б
84
P. 1462–1470. 7. L. Polavarapu Growth and galvanic replacement of silver nanocubes in organic media /
L. Polavarapu and L.M. Liz-Marz´an // Nanoscale. – 2013. – Vol. 5. N.10. – P. 4355–4361. 8. Chen L. Silver
nanocrystals of various morphologies deposited on silicon wafer and their applications in ultrasensitive
surface-enhanced Raman scattering / L. Chen, Q. Jing, J. Chen, et al. // Materials characterization. –
2013. – Vol. 85. – P. 48–56. 9. Wei Q. Pd-on-Si catalysts prepared via galvanic displacement for the
selective hydrogenation of para-hloronitrobenzene / Q. Wei, Y. S. Shi, K. Q. Sun, and B. Q. Xu // Chemical
Communications. – 2016. – Vol. 52. – P. 3026–3029. 10. Djokić S. S. Galvanic deposition of silver on
silicon surfaces from fluoride free aqueous solutions / S. S. Djokić and K. Cadien // ECS Transactions. –
2015. – Vol. 4. – P. 11–13. 11. Yae S. Catalytic activity of noble metals for metal-assisted chemical etching
of silicon / S. Yae, Y. Morii, N. Fukumuro, H. Matsuda // Nanoscale Research Letters. – 2012. – Vol. 7. –
P. 352–356. 12. Кунтий О. І. Електрохімія та морфологія дисперсних металів: моногр. – Львів:
Вид-во НУ “Львівська політехніка”, 2008. – 208 с. 13. Kuntyi O. I. Silvering of magnesium by contact
deposition in aqueous solutions and DMF medium / O. I. Kuntyi // Materials Science. – 2006. – Vol. 42. –
P. 681–684. 14. Dobrovets’ka O. Ya. Galvanic deposition of gold and palladium on magnesium by the
method of substitution / O. Ya. Dobrovets’ka, O. I. Kuntyi, G. I. Zozulya, et al. // Materials Science. –
2015. – Vol. 51. – P.418–423.