电结晶的几种形态简介

在电结晶的早期研究中，非常注重描述晶体生长的各种形态。早期是采用显微镜观察，后来使用干涉相衬显微镜和偏振光测量技术，目前主要是采用扫描电子显微镜进行观察，得到了大量的金属沉积层的特殊形貌。从大量资料中，可归纳出下面几种主要形态：

（1）层状（见图2-5a） 这种形态的台阶平均高度达到50nm左右就可观察到，有时每层还包含许多微观台阶。

（2）金字塔状（棱锥状，见图2-5b） 这是在螺旋位错的基础上，并考虑到晶体生长的对称性而得到的。棱锥的对称性与基体的对称性有关，锥面似乎不是由高指数晶面构成，而是由宏观台阶构成，锥体的锥数不定。

（3）块状（见图2-5c） 块状相当于截头的棱锥，截头可能是杂质吸附阻止晶体生长的结果。截头棱锥向横向生长也会发展成为块状。

（4）屋脊状（见图2-5d） 屋脊状是在吸附杂质存在的条件下，层状生长过程中的中间类型。如果加入少量表面活性剂，屋脊状可以在层状结构的基础上发展起来。

（5）立方层状（见图2-5e） 立方层状是介于块状和层状之间的一种特殊结构。

（6）螺旋状（见图2-5f） 螺旋形是指顶部的螺旋形排布，它可以作为带有分层的棱锥体出现。台阶高度约10nm，台阶间隔一般为1～10nm，而且随着电流密度的减小而增大。

（7）晶须状（见图2-5g） 晶须是一种长的线状单晶体，在相当高的电流密度下，特别是当溶液中存在有机物的条件下容易形成。(www.xing528.com)

图2-5 电结晶的主要形态

a）层状 b）金字塔状 c）块状 d）屋脊状 e）立方层状 f）螺旋状 g）晶须状 h）枝晶

（8）枝晶（见图2-5h） 枝晶是一种针状或树枝状结晶，它常常从低浓度的简单金属盐和熔融盐镀液中得到。当镀液中有特性吸附的阴离子存在时，也容易获得枝晶。枝晶的主干和分支平行于点阵低指数方向，它们之间的夹角是一定的。枝晶可以是二维的，也可以是三维的。

不同的金属，其结晶形态与其电沉积条件的关系是不同的。有人提出了电流密度和超电势对铜电结晶过程的影响，即当电流密度和超电势增大时，铜电结晶形态的转变方式为：屋脊状→层状→块状→多晶体。

一般认为，枝晶的产生是在扩散控制条件下，电沉积时晶核的数目本来就不多，从而形成了粗晶。当达到极限电流密度时，阴极表面附近的溶液中缺乏放电离子，于是只有放电离子能达到的部分晶面才能继续生长，而另一部分晶面却被钝化，结果便形成了枝晶。例如，在无表面活性剂的硫酸盐镀液中电镀锡和电镀铅，以及在正常镀液中使用过高的电流密度时，都容易产生枝晶。