电流密度对微/纳结构电铸成型模芯质量的影响

翁灿^1,2，王飞^1,2，杨冬娇^1,2，吕辉^1,2，蒋炳炎^1,2

1. 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室2. 中南大学机电工程学院

摘 要：利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics,模拟微/纳结构电铸过程中阴极表面的电场分布,研究不同电流密度下微/纳结构表面的电场分布及电铸层生长前沿情况。仿真结果表明:采用较低的初始电流密度,可有效改善微/纳结构生长前沿铸层厚度的均匀性。选用纳米光阑和纳米柱阵列2种微/纳结构母板进行电铸实验,将初始电流密度从4A/dm2调至1A/dm2,纳米光阑母板成型最大误差60nm降至±20nm之内。通过合理设置初始电流密度、增强阴极表面溶液流动强度等措施,纳米柱阵列模芯特征直径尺寸误差由6.27%下降至2.49%,有效提高电铸模芯的复制质量。

关键词：微/纳结构;电铸;电流密度;模芯;