一种电解池的制作方法

本实用新型涉及电化学与材料化学技术等领域，具体的说，是一种电解池。

背景技术：

多孔硅材料因其室温下高量子效率的可见光区发光特性以及与硅集成工艺优良的兼容性，在硅基光电器件、光电集成电路和光敏器件方面具有重要的应用前景。电化学腐蚀法是制备多孔硅材料最常用的一种方法，具有操作简单、参数易控、无需特殊设备等优点。该方法基于电解池原理，以氢氟酸为主电解液，以难与氢氟酸溶液反应的导体碳棒或金属铂为阴极，以单晶硅为阳极，对溶液进行电解，单晶硅在阳极失去电子被氧化。在氧化过程中，单晶硅表面被均匀地腐蚀出一些孔，沿孔竖直方向腐蚀速度较快，而沿孔壁的横向腐蚀速度较慢，从而形成各种珊瑚状或海绵状的多孔硅材料。

利用电化学腐蚀法制备多孔硅材料时，单晶硅作为阳极，一面需与导体接触，另一面需与具有强腐蚀性的电解液接触，因此对电解池的导电性、耐腐蚀性以及防渗漏性有较高的要求。此外，作为阴极的惰性电极与作为阳极的单晶硅的相对位置需准确控制，否则将会导致电流密度分布不均匀，导致多孔硅表面孔的不均匀，进而影响多孔硅的发光性能。目前，用于制备多孔硅材料的电解池通常不具有导电性。为解决单晶硅与导体接触的问题，传统的做法是在单晶硅片的背面镀一层金属，然后再焊接导线。这增加了实验的成本和难度，同时会对单晶硅片造成污染和改性，从而降低实验的可重复性。其次，为解决电解池的防渗漏问题，常采用增加一个环氧树脂垫片或橡胶垫片的方法，使电解池结构复杂化，且增加了清洗难度。此外，目前常用的电解池没有用于固定阴极的装置，需借助外物，如支架、夹子等来控制阴极与阳极的相对位置，增加了实验的不确定度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计出一种电解池，优化电化学腐蚀制备多孔硅材料用电解池的结构，集导电性、耐腐蚀性、防渗漏性、可方便控制阴极与阳极的相对位置等优点于一体，具有结构简单、体积小巧、清洗容易等优点。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种电解池，用于电化学腐蚀制备多孔硅材料，包括电解池主体，在电解池主体的一端可拆卸的设置有电解池盖，在所述电解池盖上设置有电极孔和固定装置；在电解池主体的另一端可拆卸的设置有电解池底座，在电解池底座上设置有金属板电极和用于引出导线的导线孔。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述固定装置包括设置在电解池盖侧面的定位螺钉孔和设置在定位螺钉孔上的定位螺钉；所述金属板电极内嵌在电解池底座上，且在电解池底座的下方设置有紧固螺栓孔，所述导线通过紧固螺栓连接在金属板电极的底部。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述定位螺钉孔包括设置在电解池盖两侧的第一定位螺钉孔和第二定位螺钉孔，所述定位螺钉包括第一定位螺钉和第二定位螺钉。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在所述电解池主体与金属板电极之间设置有单晶硅片。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述电极孔设置在电解池盖的中心位置，所述导线孔设置在电解池底座的侧面。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述电极孔的直径 > 3 cm。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在所述电解池主体外壁端侧设置有旋转螺纹。优选的所述的电解池主体外壁与电解池底座相接触侧的下部设置旋转螺纹。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在所述电解池主体端部设置有防滑螺纹。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述的电解池底座内壁上部设置有旋转螺纹。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述的金属板电极采用上表面镜面抛光后的金属板电极。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述电解池主体、电解池盖和电解池底座（金属板电极除外）选用聚四氟乙烯材料制作，可耐氢氟酸、硝酸等腐蚀，同时具有较高的强度和一定的韧性。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述电解池主体的内壁为光滑的内壁。所述的电解池主体具有光滑的内壁。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述的金属板电极材质为铜镀金、银、铜、铝中的一种。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型优化电化学腐蚀制备多孔硅材料用电解池的结构，集导电性、耐腐蚀性、防渗漏性、可方便控制阴极与阳极的相对位置等优点于一体，具有结构简单、体积小巧、清洗容易等优点。

（2）本实用新型电解池主体、电解池盖、第一定位螺钉、第二定位螺钉和电解池底座的材质均为聚四氟乙烯，可耐氢氟酸等腐蚀，同时具有较高的强度和一定的韧性。电解池工作时，首先将尺寸合适的单晶硅片放置于嵌于电解池底座内的金属板电极的上表面，再将电解池主体与电解池底座通过旋转螺纹拧紧连接，可方便地实现单晶硅片与金属板电极的紧密接触，且由于电解池主体的材质具有一定的韧性，不会将单晶硅片压碎，同时，电解池主体底部的防滑螺纹，可增大电解池主体与单晶硅片的接触面积，防渗漏性良好。电解池主体光滑的内壁可防止电解液残留，方便清洗。电解池盖设计有电极孔、定位螺钉孔和定位螺钉，可实现棒状惰性电极相对位置的调控。此外，电极孔直径>3 cm（大于常用棒状电极的直径），一方面方便棒状电极的插入、取出，另一方面有利于电解反应过程中产生的气体的排出。电解池底座内嵌的金属板电极，上表面镜面抛光，使金属板电极与单晶硅片接触良好。

附图说明

图1为本实用新型的电解池俯视图。

图2为图1的A-A剖面图。

其中，1-电解池主体；2-电解池盖；3-电极孔；4-第一定位螺钉孔；5-第二定位螺钉孔；6-第一定位螺钉；7-第二定位螺钉；8-电解池底座；9-紧固螺栓孔；10-导线孔；11-金属板电极；12-紧固螺栓；13-导线；14-单晶硅片。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实用新型提出了一种电解池，优化电化学腐蚀制备多孔硅材料用电解池的结构，集导电性、耐腐蚀性、防渗漏性、可方便控制阴极与阳极的相对位置等优点于一体，具有结构简单、体积小巧、清洗容易等优点，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：用于电化学腐蚀制备多孔硅材料，包括电解池主体1，在电解池主体1的一端可拆卸的设置有电解池盖2，在所述电解池盖2上设置有电极孔3和固定装置；在电解池主体1的另一端可拆卸的设置有电解池底座8，在电解池底座8上设置有金属板电极11和用于引出导线13的导线孔10。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述电解池主体1的内壁为光滑的内壁。所述的电解池主体具有光滑的内壁。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，如图1、图2所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述固定装置包括设置在电解池盖2侧面的定位螺钉孔和设置在定位螺钉孔上的定位螺钉；所述金属板电极11内嵌在电解池底座8上，且在电解池底座8的下方设置有紧固螺栓孔9，所述导线13通过紧固螺栓12连接在金属板电极11的底部。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1、图2所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述定位螺钉孔包括设置在电解池盖2两侧的第一定位螺钉孔4和第二定位螺钉孔5，所述定位螺钉包括第一定位螺钉6和第二定位螺钉7。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述电解池主体1、电解池盖2和电解池底座8（金属板电极除外）选用聚四氟乙烯材料制作，可耐氢氟酸、硝酸等腐蚀，同时具有较高的强度和一定的韧性。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1、图2所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在所述电解池主体1与金属板电极11之间设置有单晶硅片14。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1、图2所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述电极孔3设置在电解池盖2的中心位置，所述导线孔10设置在电解池底座8的侧面。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1、图2所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述电极孔3的直径 > 3 cm。

实施例7：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1、图2所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在所述电解池主体1外壁端侧设置有旋转螺纹。优选的所述的电解池主体外壁与电解池底座8或和电解池盖2相接触侧设置有旋转螺纹。

实施例8：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1、图2所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在所述电解池主体1端部设置有防滑螺纹。

实施例9：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1、图2所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述的电解池底座8内壁上部设置有旋转螺纹。

实施例10：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1、图2所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述的金属板电极11采用上表面镜面抛光后的金属板电极。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述的金属板电极12材质为铜镀金、银、铜、铝中的一种。

本实用新型所述的电解池，其工作时，先将金属板电极11嵌入电解池底座8内，再通过金属板电极11底部的紧固螺栓12将金属板电极11与导线13连接，然后将尺寸合适的单晶硅片14放置于电解池底座8内的金属板电极11上，再将电解池底座8与电解池主体1通过旋转螺纹拧紧连接成为一体，之后向电解池内注入一定量的电解液，然后将电解池盖2放置于电解池主体1上端，并将棒状惰性电极通过电解池盖2中心的电极孔3插入电解池内，再用嵌于电解池盖3两侧的第一定位螺钉孔4和第二定位螺钉孔5内的第一定位螺钉6和第二定位螺钉7将棒状惰性电极固定于合适的位置，之后将导线13和棒状惰性电极分别连接到恒流电源的正、负极，并接通电源，单晶硅片14的上表面在电解液和电场的共同作用下开始腐蚀，逐渐形成孔隙形貌各异的多孔硅材料。

电解池主体1、电解池盖2、第一定位螺钉6、第二定位螺钉7和电解池底座8的材质均为聚四氟乙烯，可耐氢氟酸等腐蚀，同时具有较高的强度和一定的韧性。

电解池主体1的外壁下部和电解池底座8的内壁上部具有旋转螺纹，可通过旋转螺纹方便地将电解池主体1、电解池底座8、嵌入电解池底座8内的金属板电极11和单晶硅片14紧密地连接为一体，同时，实现单晶硅片14与金属板电极8的紧密接触，且由于电解池主体1的材质具有一定的韧性，不会将单晶硅片14压碎，此外，电解池主体1底部具有防滑螺纹，可增大电解池主体1与单晶硅片14的接触面积，提升电解池的防渗漏性。

电解池主体1具有光滑的内壁，可防止电解液残留，方便清洗。

电解池盖2中心具有电极孔3、电解池盖2两侧具有第一定位螺钉孔4、第二定位螺钉孔5和第一定位螺钉6、第二定位螺钉7，可方便地调控棒状惰性电极的相对位置，此外，电极孔3的直径>3 cm（大于常用棒状电极的直径），一方面方便棒状电极的插入、取出，另一方面有利于电解反应过程中产生的气体的排出。

金属板电极11选用铜镀金、银、铜、铝等高导电性材料中的一种制成，同时，金属板电极11具有镜面抛光的上表面，可增大金属板电极11与单晶硅片14的导电性，提升分布于单晶硅片14上的电流密度的均匀性，此外，金属板电极11底部具有紧固螺栓，可方便地将金属板电极11与导线13连接，固定操作简单方便，并且连接稳定可靠。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。