Vol. 63, No. 2, February 2013, pp. 166∼169
New Physics: Sae Mulli, DOI: 10.3938/NPSM.63.166
Electrochemical Fabrication of Anodized Aluminum Oxide and Pore-widening Though Acid Treatment
Geun-Hak Park · Woo-Jae Choi · Heon-Jung Kim*
Department of physics, College of Natural Science, Daegu University, Gyeongsan 712-714, Korea (Received 6 December 2012 : revised 2 January 2013 : accepted 4 February 2013)
We study the optimal synthesis of and the optimal post-treatment conditions for self-organized anodized aluminum oxide (AAO) with well-defined pore size and a nearly-perfect hexagonal struc- ture within a micrometer-sized domain. For this purpose, the synthesis conditions, such as voltage, temperature, (pre)processing time and number of oxidations, are varied systematically, and the effect of each condition is carefully investigated. After synthesis, the pore size of AAO is further controlled by melting AAO partially with the proper acid for a limited time. Very regular AAO with pore sizes ranging from 60 nm to 85 nm is obtained by using this method. Too much post-treatment in the acid results in the destruction of the walls of the AAO.
PACS numbers: 61.46.+w, 61.72.-y, 68.55.-a
Keywords: Anodized aluminum oxide (AAO), Pore-widening
¹
ÅM × D] K ¡X ì Ä U ê s0 n É® z º < g º X ¢ W ë s £ ; m× D ° o ¼Q Õ ÛÊ Ý m% iP õ u § Þ X ¢ ã N Ë , f ÙZ M
£ Ó È Ñ · L | £< · »g Y @+ ä ∗
@
/½ ¨@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , â í ß 712-714
(2012¸ 12 Z 4 6{ 9 ~ Ã Î6 £ §, 2013¸ 1 Z 4 2{ 9 Ã º& ñ : r ~ Ã Î6 £ §, 2013¸ 2 Z 4 4{ 9 > F S X & ñ )
½
©g Ë :& h ¸ ª Ü ¼ Ð l ¸w n o ) a / B N$ í ª F G í ß o· ú À Òp ³ o u (Anodic Aluminum Oxide, AAO) õ í ß
%
o \ ¦ : x ô Ç ½ ¨" í ß ¼l _ ¸] X \ @ / # ½ ¨ % i . ¸ ú & ñ § > = ) a l / B N C \ P ` ¦ ° ú H / B N$ í í ß o} ` ¦ + þ
A$ í l 0 A # ª F G í ß o · ú , : r ¸, % o , í ß o r ç ß , Õ ªo ¦ í ß o S Ã º 1 p x _ í ß o ¸| ` ¦ Ë ¨# Q
9 AAO\ ¦ ] j ¸ % i . ¢ - a$ í ) a AAO _ ½ ¨" í ß ¼l \ ¦ ^ > & h Ü ¼ Ð V , y l 0 A # í ß % o # % o r ç
ß ` ¦ Ë ¨# Q Ã º' # ½ ¨" í ß ¼l \ ¦ S X % i . ¸ ú & ñ § > = ) a l / B N C \ P ` ¦ t AAO\ " f H s ß ¼ Ðp '
ß ¼l _ ¸B j ? /\ " f _ ¢ - a# 4 ô Ç & ñ ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó (hexagonal) ½ ¨ ¸ s À Ò# Q& 6 £ §` ¦ ^ ¦ Ã º e % 3 ¦ í ß % o
\ ¦ : x # ½ ¨" í s ^ > & h Ü ¼ Ð V , ) t ô Ç> & h \ ¸² ú ½ ¨ ¸ Á º -t H כ ` ¦ S X % i .
PACS numbers: 61.46.+w, 61.72.-y, 68.55.-a Keywords: ª F G í ß o· ú À Òp ³ o u (AAO), ½ ¨" í V , y l
∗
E-mail: [email protected]
166
Electrochemical Fabrication of Anodized Aluminum Oxide and Pore-widening· · · – Geun-Hak Park et al. 167
Fig. 1. (Color online) Schematic diagram showing 2-step anodizing of aluminum.
I. " e  ] Ø
¸½ ¨ ¸ (nanostructure)ê ø Í Õ ª ½ ¨ ¸_ ß ¼l à º
¸p ' (1 nm = 10
−9m) \ " f 100 ¸p ' & ñ ¸_ ß ¼l
\
¦ | 9 M : 6 x H 6 x # Q Ð ¸ ½ ¨ ¸^ \ " f H H ß ¼ l
_ ½ ¨ ¸\ " f ^ ¦ Ã º \ O % 3 ~ Ó ü t o o < Æ& h : £ ¤$ í [ þ t s
± ú
כ Ü ¼ Ð l @ / ) a . s Qô Ç ¸ ½ ¨ ¸^ < Ê É r ¸ Ó ü t| 9
É
r l @ /÷ & H D h Ðî r : £ ¤$ í M :ë H \ # Q ì r \ " f Ö ¸ µ 1 Ï
>
½ ¨ü < 6 £ x6 x ÷ & ¦ e H Ó ü t| 9 × æ s . ¸Ó ü t| 9
`
¦ ] j ½ + É Ã º e H l Õ ü t É r ß ¼> ¿ º t Ð * ' H X <
H ¾ ú £ ? /l (top-down) ~ ½ Ód Ü ¼ Ð+ l > r _ H ß ¼l _
Ó ü t| 9 ` ¦ ¸ß ¼l Ð ¾ ú £ ? /# Q ] j H ~ ½ Ód s .
É
r H Á ú ¢ l (bottom-up)~ ½ Ód Ü ¼ Ð+ Ó ü t| 9 Û ¼Û ¼
Ð ¸ß ¼l _ ½ ¨ ¸Ó ü t s + þ A$ í ÷ & H ~ ½ Ód s . þ j H \ H
¾ ú
£ ? /l ~ ½ Ód õ Á ú ¢ l ~ ½ Ód ` ¦ ] X 3 l q ô Ç ~ ½ ÓZ O s Ö ¸ µ 1 Ï y
½ ¨÷ & ¦ e . s ~ ½ ÓZ O \ " f H ¸ ½ ¨ ¸d ¦` ¦ ¾ ú £ ? / l
~ ½ Ód Ü ¼ Ð ] j ¸ô Ç Ê ê s î ß \ @ / © Ó ü t| 9 ` ¦ ½ + Ë$ í ô Ç Ê ê Å
Ò+ þ Ad ¦` ¦ ] j H ~ ½ Ód Ü ¼ Ð ¸Ó ü t| 9 ` ¦ ] j H ~ ½ Ód s
. s ~ ½ ÓZ O É r s _ ¾ ú £ ? /l ~ ½ Ód s Á ú ¢ l ~ ½ Ó d
Ð ] j q 6 x s & h > [ þ t ¦ Ò q tí ß $ í s Z } y F g ~ Ã Î ¦ e
[1–3].
· ú
À Òp ³ o u É r ì ø Í6 £ x$ í s H Ó ü t| 9 Ð" f í ß èü < ] X 8 ú ¤ H ³ ð
\ " f í ß o· ú À Òp ³ o u (Al
2O
3)` ¦ + þ A$ í H X < s M : + þ A$ í
)
a í ß o· ú À Òp ³ o u É r Á º 0 A& h Ü ¼ Ð ½ ¨ ¸\ ¦ t > ) a .
l o < Æ& h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð · ú À Òp ³ o u _ í ß o\ ¦ 0 A& h Ü ¼ Ð Ä
» ¸ # í ß o· ú À Òp ³ o u s ¸ß ¼l _ ¹ ¢ ¤ y + þ A (hexago- nal)+ þ AI Ð ½ ¨" í ` ¦ ° ú ¸2 ¤ ½ + É Ã º e ¦ s Qô Ç ½ ¨ ¸^ \ ¦ anodic aluminum oxide (AAO) ô Ç . AAO H É r
¸ Ó ü t| 9 ` ¦ ] j l 0 Aô Ç Û ¼ß ¼ (mask) ¢ ¸ H d ¦ (tem- plate) Ð 6 x ÷ & ¦ e Ü ¼ 9 : £ ¤ y ½ ¨" í _ ß ¼l ü < U ´s _ ¸ ] X
s É r Û ¼ß ¼[ þ t õ ² ú o ç ß é ß y ¸] X ½ + É Ã º e . AAO
H B Ä º ç H{ 9 ô Ç ¹ ¢ ¤ y + þ A_ ½ ¨ ¸\ ¦ t ¦ e Ü ¼Ù ¼ Ð s \ ¦ s
6 x # l , o < Æ, Õ ªo ¦ Ó ü t o & h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð ° ú É r ½ ¨
¸_ ç H{ 9 ô Ç ¸ Ó ü t| 9 ` ¦ ½ + Ë$ í ½ + É Ã º e # Q B Ä º y F g ~ Ã Î ¦ e
.
: r 7 Hë H \ " f H · ú À Òp ³ o u _ í H ¸ ¢ - a$ í ) a AAO \ p u
H % ò ¾ Óõ í ß s AAO_ ½ ¨" í ß ¼l \ p u H % ò ¾ Ó\ @ / K
½ ¨ô Ç . : £ ¤ y , AAO ] j _ Ã º ¸| · ú À Òp ³ o u _
í H ¸ü < í ß % o r ç ß \ AAO_ ½ ¨" í ß ¼l \ @ /
#
× æ& h & h Ü ¼ Ð · ú Ð ¦ ô Ç . · ú À Òp ³ o u _ í H ¸\
¢ - a$ í ) a AAO _ ½ ¨" í + þ AI ç H{ 9 ô Ç ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó \ ¦ ë ß × ¼
H t Õ ªo ¦ 1 ª F G í ß oü < 2 ª F G í ß oü <_ s \ ¦ S X
¦ ô Ç . Õ ªo ¦ AAO\ ¦ ] j Ê ê í ß % o \ ¦
í ß s í ß o· ú À Òp ³ o u õ ì ø Í6 £ x # í ß o· ú À Òp ³ o u s í ß \ 0
l
q Ü ¼ " f ½ ¨" í s & h & h & t H X < s \ ¦ s 6 x # ½ ¨" í ß ¼ l
\ ¦ ¸] X ½ + É Ã º e . í ß % o \ ¦ : x K ½ ¨" í ß ¼l \ ¦ ¸] X
¦ ª F G í ß o r ç ß ` ¦ : x K AAO_ ¿ ºa \ ¦ ¸] X # d ¦ õ
Û ¼ß ¼ Ð 6 x % i ` ¦ M : ª ô Ç ¿ ºa ü < ß ¼l _ ¸ Ó
ü t| 9 [ þ t` ¦ ] j ½ + É Ã º e . ¸Ó ü t| 9 ` ¦ ] j ô Ç Ê ê í ß % o
\ ¦ AAO H í ß \ ] j ÷ & ¦ ¸Ó ü t| 9 ë ß z > ) a .
s
\ ¦ s 6 x # < H~ 1 > ª ô Ç ß ¼l ü < U ´s É r ¸ Ó
ü t| 9 ` ¦ ] j ½ + É Ã º e > ) a .
II. ÷ m Ç ] M ö
1. AAO8 ý < gX c l
¿
ºa 0.2 mms ¦ í H ¸ 99.9995% · ú À Òp ³ o u í{ 9 (Alfa asear)` ¦ 15 mm × 20 mm _ ß ¼l Ð É r . Ä º Ô
¦í HÓ ü t ] j \ ¦ 0 AK B jò ø Í` ¦ \ 3ì r ç ß í6 £ § [ j' l \ ¦ s 6
x # [ j' % i . ¢ ¸ô Ç · ú À Òp ³ o u s / B N l ü < © r ç ß ] X 8
ú ¤Ù þ ¡` ¦ M : Ò q tl H & h í ß o8 £ x` ¦ ] j l 0 AK " f · ú À
Òp ³ o u` ¦ 50
◦C _ 2 M NaOH6 xÓ o\ " f 5ì r ç ß % o % i
¦ 1.5 M | 9 í ß ` ¦ s 6 x # · ú À Òp ³ o u` ¦ 3ì r 1 l x î ß × æ or (
(Fig. 1(a)). l > r _ · ú À Òp ³ o u É r 2 ; ³ ð ` ¦ t l
M :ë H \ õ & ñ s 9 כ ¹ . ~ ½ ÓZ O _ 7 á x À Ó × æ
K ~ ½ ÓZ O ` ¦ 6 x % i . K õ & ñ É r 80
◦
