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Produzione di punte di tungsteno.
Per produrre punte di tungsteno è stato utilizzato un attacco elettrochimico su fili di tungsteno. Un pezzo di filo di tungsteno [Ibe et al. J. Vac. Sci. Technol. A 8 vol. 4 (1990) 3570] è stato collocato nel centro di un beaker contenente un elettrolita (NaOH); la profondità di immersione è stata controllata per mezzo di una piattaforma con spostamento verticale micrometrico.
L'attacco elettrochimico avviene nel momento in cui si applica un potenziale positivo al filo di tungsteno rispetto ad un anello di acciaio che funge da catodo. La reazione di dissoluzione è la seguente:
W (s) + 8OH¯
® WO2-4 + 4H2O + 6e-La forma della punta dipende dai valori utilizzati per alcuni parametri quali la profondità di immersione iniziale, il diametro del filo, il diametro dell'anello di acciaio, la concentrazione della soluzione di NaOH ed il potenziale elettrico applicato.
La forma della punta dipende fortemente dal tipo di alimentazione elettrica: nel nostro caso sono stati utilizzati due metodi: il metodo del drop-off (tensione continua) ed il metodo alternato (tensione alternata).
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Metodo Alternato. |
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Metodo del drop-off. |
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Usando questa tecnica è possibile ottenere punte di tungsteno con forme molto arrotondate. La tensione che viene applicata è alternata e compresa tra 2 Vpp e 8 Vpp. L'attacco elettrochimico avviene su tutta la superficie durante la semionda positiva. Durante la semionda negativa si producono invece delle microbolle di idrogeno che hanno un effetto di rimescolamento delle specie cariche nella soluzione. I parametri che maggiormente influenzano tale tecnica sono: |
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E' la stessa tecnica utilizzata per fabbricare le punte di tungsteno degli STM. La forma è molto acuminata con dimensioni al vertice di alcuni nanometri. La tensione applicata al filo di tungsteno (anodo) è positiva e compresa tra 4 V e 12 V. L'attacco elettrochimico avviene principalmente sul menisco. Quando lo spessore del filo nella zona del menisco è abbastanza piccolo il peso della parte immersa è sufficiente affinché avvenga il distacco di quest'ultima (drop-off). I parametri che maggiormente influenzano tale tecnica sono: |
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L'ampiezza e frequenza della tensione applicata. |
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L'ampiezza della tensione applicata. |
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La concentrazione dell'elettrolita. |
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La concentrazione dell'elettrolita. |
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La lunghezza iniziale del filo immerso. |
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La lunghezza iniziale del filo immerso. |
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La durata del processo di attacco elettrochimico. |
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Il tempo tra il drop-off e l'interruzione della corrente elettrica. |
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La forma iniziale del filo |
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La forma del menisco. |
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Immagine SEM di una punta ottenuta col metodo alternato (Mercaldi 1998). |
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Immagine SEM di una punta ottenuta col metodo del drop-off. (Lo Giudice 1997) |
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