Zjawisko podpotencjałowego osadzania (z ang. underpotential deposition - UPD) jest procesem formowania warstwy komponentu na drodze katodowej redukcji w zakresie potencjałów bardziej dodatnich niż jego potencjał równowagowy. Ze zjawiskiem tym mamy do czynienia w momencie pojawienia się silnych oddziaływań pomiędzy osadzanym pierwiastkiem, a składnikiem podłoża, czyli kiedy energia wiązania osadzany składnik-podłoże zdecydowanie przewyższa energię wiązania osadzany składnik-osadzany składnik.
Metodą bazującą na zjawisku podpotencjałowego osadzania jest odkryta przez Stickney'a i współpracowników metoda ECALE (Electrochemical Atomie Layer Epitaxy). Metoda ta jest elektrochemicznym odpowiednikiem metody ALE (Atomie Layer Epitaxy), w której proces tworzenia powłok jest limitowany powierzchniowo. Elektroosadzanie struktur wielowarstwowych z wykorzystaniem metody ECALE pozwala na uzyskanie wysokiej jakości struktur w skali atomowej, unikając przy tym wzrostu trójwymiarowego (3D). Dotychczas metoda ta wykorzystana została do osadzenia takich struktur wielowarstwowych jak m. in.: CdS, CdSe, ZnSe, InAs/InSb, Bi2S3, In2Se3, ZnS, PbSe, Bi2Te3, Sb2Te3, HgTe,
HgSe, Bi2Se3.
W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem, przy zastosowaniu metody ECALE, wielowarstwowych struktur Ni-S na monokrystalicznej elektrodzie srebrnej Ag( 111) oraz wielowarstwowych struktur Co-Cu na polikrystalicznej elektrodzie złotej. Do badania wzrostu struktur wykorzystano metodę woltamperometrii cyklicznej oraz inwersyjnej. Badania składu chemicznego otrzymanych struktur przeprowadzono w wykorzystaniem odpowiednio rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej (XPS) oraz spektroskopii elektronów Auger'a (AES). Topografia otrzymanych struktur badana była przy użyciu mikroskopu sił atomowych(AFM). Aktywność katalityczną struktur Ni-S, związaną z nadpotencjałem wydzielania wodoru, badano podczas katodowego wydzielania wodoru w roztworze 0.5 M KOH w temperaturze 25 °C.
„ Co - Cu multilayers structures deposition by ECALE”
The underpotential deposition (UPD) is the process by which a metal monolayer is electrochemically adsorbed onto second foreign substrate at potential positive of the Nerstain potential for bulk deposition. It occurs when the adsorbate atoms are more strongly bound to the foreign substrate than to the substrate of their own kind. The phenomena has been considered for many years but its study has intensified only during last two decades.
This phenomenon is the basis of the Electrochemical Atomic Layer Epitaxy (ECALE) method developed by Stickney and co-workers. ECALE is the electrochemical analog of Atomic Layer Epitaxy (ALE), which is based on the formation of compounds, one monolayer at the time, using surface limited reactions. Electrodeposition by ECALE method give us the opportunity to obtain very good quality materials at atomic scale level, avoiding 3D nucleation growth. So far the EC-ALE method has been used to obtain thin films such as for example CdS, CdSe, ZnSe, InAs/InSb, Bi2S3, In2Se3, ZnS, PbSe, Bi2Te3, Sb2Te3, HgTe, HgSe, Bi2Se3,
mostly on gold or silver electrodes.
In this work the electrodeposition of Ni-S thin films on Ag(lll) and Co-Cu thin films on polycrystalline Au in alkaline media by ECALE technique has been studied. The multilayers growth has been studied by cyclic and stripping voltammetry measurements. The composition of deposited thin films has been studied by XPS and AES analysis and morphology has been studied by AFM. Electrocatalytic properties of Ni-S thin films towards hydrogen evolution reaction (HER) has been studied in 0.5M KOH at 25 °C.
