Mechanistische Studie der kathodischen Elektroabscheidung von Zinkoxid und Zinkhydroxychlorid-Filmen aus sauerstoffhaltigen wässrigen Zinkchloridlösungen

Filme aus Zinkoxid und verwandten Verbindungen werden kathodisch in wässrigen Zinkchloridlösungen unter Verwendung von gelöstem Sauerstoff als Vorläufer elektroabscheidend. Der Einfluss der Vorläuferkonzentrationen, des pH-Werts und der Abscheidtemperatur auf das Wachstum, die Zusammensetzung und die Eigenschaften der Filme wird mittels in situ Techniken untersucht: Voltammetrie, elektrochemische Quarz-Kristall-Mikrografie, Oberflächen-pH und ex situ Techniken: Röntgendiffraktion, Infrarotspektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersive Spektroskopie. Der Abscheidmechanismus wird in Bezug auf elektrochemisch induzierte Oberflächenpräzipitation aufgrund eines Anstiegs des lokalen pH-Werts, der aus der Sauerstoffreduktionsreaktion resultiert, analysiert. Dieser Ansatz ermöglicht es uns, die Bildung von entweder Zinkhydroxychlorid-Verbindungen oder Zinkoxid aus ihren berechneten Löslichkeitsdiagrammen zu erklären. Unter Bedingungen der Bildung von ZnO wird ein dramatischer Temperatureffekt beobachtet, mit einem Übergang von amorphem, isolierendem Zinkoxyhydroxid zu gut kristallisiertem und leitfähigem Zinkoxid, wenn die Temperatur steigt (Tübergang ≈ 50 °C).