Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3713
Glück, Olaf
Untersuchung von Widerstandsänderungen polykristalliner Dünnschichtelektroden bei Schwermetallabscheidungen
125 S., 1999
Der laterale Widerstand einer dünnen Metallschicht hängt von der Anwesenheit anderer
Spezies an der Schichtoberfläche ab. In der vorliegenden Arbeit wurde dieses Phänomen
im Hinblick auf die Möglichkeit seiner analytischen Anwendung zur Bestimmung von
Schwermetallen in wäßrigen Lösungen untersucht. Mittels Siliziumplanartechnologie
wurden mikrostrukturierte polykristalline Edelmetallelektroden (Schichtdicke ~ 20 nm)
hergestellt und ihr Widerstands-Potential-Verhalten bei elektrochemischer Abscheidung und
Auflösung ausgewählter Schwermetalle (Cd, Pb, Ni, Tl, Zn) gemessen. Die Abscheidung
bewirkt einen Anstieg des lateralen Elektrodenwiderstands. Bei der nachfolgenden
Auflösung der abgeschiedenen Schwermetallspezies sinkt der Widerstand auf den
anfänglichen Wert. Die Größe der Widerstandsänderung hängt über einen Konzentrationsbereich
von wenigen ppb (µg/1) bis zu einigen ppm (mg/1) linear vom Schwermetallgehalt der
Lösung ab. In Analogie zu voltammetrischen Methoden zeigen die Widerstandsmessungen
eine Speziesselektivität in denjenigen Elektrodenpotentialen, bei denen thermodynamisches
Gleichgewicht zwischen der abgeschiedenen, d.h. reduzierten, und der gelösten, d.h.
oxidierten, Form der Spezies herrscht. Unterschiedliche Spezies können daher identifiziert
und simultan nachgewiesen werden. Entsprechende Ergebnisse mit Cd-EDTA-haltigen
Lösungen zeigen, daß dies auch für organisch komplexierte Schwermetalle gelten kann.
The lateral resistance of a thin metal film depends on the presence or absence of other
species at the film surface. This phenomenon has been investigated regarding possible
analytical applications for the determination of heavy metals in aqueous solutions.
Microstructured polycrystalline noble metal electrodes (film thickness ~ 20 nm) were
fabricated by silicon planar technology and their resistance-potential behavior was recorded
during the electrochemical deposition and dissolution of selected heavy metals (Cd, Pb,
Ni, Tl, Zn). The deposition causes an increase of the lateral electrode resistance. During
the subsequent dissolution of the deposited heavy metal species the resistance decreases
to its initial value. The magnitude of the resistance change depends linearlyon the heavy
metal content of the solution over a wide concentration range from a few ppb (µg/l) to
some ppm (mg/1). Corresponding to voltammetric methods, the resistance measurements
show a species selectivity in the electrode potentials of thermodynamic equilibrium
between the deposited, i.e. reduced, and the dissolved, i.e. oxidized, form of the species. Thus,
different species can be identified and simultaneously determined. Corresponding results
with Cd-EDTA containing solutions indicate that this can also occur for organically
complexed heavy metal species.
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