本论文在p型单晶硅[p-Si（100）]和多孔硅（PS）基底上，用电化学方法制备了Ag、Au、Pd、Pt、Ru、Ni和Co的纳米功能薄膜，探讨了该功能薄膜在电化学催化和微反应器等方面的应用前景。用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）系统地表征了所制薄膜材料的表面形貌；用电子色散能谱仪（EDS）分析了薄膜材料的组成；用循环伏安（CV）、线性扫描伏安（LSV）、开路电位～时间（Ocp～t）、电流～时间（Amperometric i～t）、交流阻抗（IMP）和差示脉冲伏安法（DPV）等电化学方法分析了功能薄膜的性能和金属在p型硅上的沉积机理。论文主要内容如下：1．p-Si（100）的阳极特性。金属浸入沉积时，金属离子的阴极还原和硅的阳极溶解同时进行，因此，首先用线性扫描伏安（LSV）和交流阻抗（IMP）研究了p-Si（100）在HF和NH₄F溶液中的阳极溶解行为。I～V曲线显示，p-Si（100）在阳极氧化过程中出现两个电流峰J₁和J₃，分别对应硅在F^-溶液中的直接溶解和间接溶解，溶解价分别是2和4。本实验中，金属浸入沉积的混合电位都小于2.0 V，低于J₁对应的电位，因此硅的溶解价是2。阻抗谱显示，在所测频率段，出现一个容抗弧，此容抗弧来自硅的空间电荷层，说明硅的溶解由电化学反应所控制。2．多孔硅的制备。采用HF溶液中直流腐蚀的方法。腐蚀液为体积比1∶1的40％HF和CH₃CH₂OH（无水），电流密度为40 mA·cm^-2，腐蚀时间30 min。将制得的多孔硅在10％HF中浸泡8小时去除表面土黄色层，露出金属亮色的底层，荧光检测表明，在386 nm的激发波长下，多孔硅发射峰的波长为441 nm，用2.5nm狭缝，荧光光强达877.7 cd。制得的多孔硅平均孔径约2.5μm，深度1.7μm，是一种大孔、浅孔结构。3．单晶硅表面金属薄膜的制备。在HF溶液中，用浸入沉积的方法在单晶硅表面制备了贵金属Ag、Au、Pd和Pt的薄膜。实验表明，Ag和Pd的沉积都是瞬间成核，而Au和Pt是逐渐成核，晶核的生长都服从3D岛状模式。沉积机理主要是局部池腐蚀（Local-cell corrosion），即金属离子的还原和硅的氧化不是在同一位置发生的，硅氧化产生的电子可以通过硅基体和已沉积物传递。在相同的条件下，Pd薄膜的溶出峰电流比其他3种大1个数量级。用化学镀的方法在Pd活化的单晶硅表面用NiSO₄+NH₂NH₂镀浴制备了Ni薄膜，用开路电位～时间（Ocp～t）方法和电流～时间（i～V）曲线探讨了硅表面化学镀Ni的热力学和动力学特性。4．多孔硅表面金属薄膜的制备。在HF酸性溶液中，用浸入沉积的方法在多孔硅表面制备了Ag、Au、Pd和Pt的薄膜；在NH₄F碱性溶液中，用浸入沉积的方法在多孔硅表面制备了Ni、Co和Ru的多孔薄膜。不同的沉积行为取决于溶液的pH值、体系的混合电位、硅的阳极溶解速率、金属离子的络合状态和还原电位。Ni²⁺／Ni，Co²⁺／Co，Ru³⁺／Ru的还原电位均负于H⁺／H₂的还原电位，在HF溶液中，优先析氢，干扰了金属的沉积；NH₄F溶液中，H⁺／H₂的还原电位降低，硅的溶解速率加快，金属离子的络合物M（NH₄）_xⁿ⁺形成，因此不能在HF中沉积的金属元素可以在NH₄F中沉积。5．用化学镀的方法在未经活化的多孔硅表面制备了15μm厚的镍膜后再用电镀增厚至200μm，镀层在10％的HF溶液中浸泡10分钟后超声剥离，得到镍厚膜，SEM形貌显示，镍膜完全填充了多孔硅，但与多孔硅的结合强度低，结合面显示出了光滑的环形微流道，可以用作微换热器元件，具有潜在的应用价值。6．金属在多孔硅表面的沉积具有位置选择性。实验发现，贵金属优先在多孔硅的孔边上生长，Ag沉积10 s后，孔边上的沉积量是孔底部的4.6倍，而多孔硅的形貌基本不变，Au、Pd和Pt具有类似的特性，可以用来制备带催化剂的微反应器。Ni、Co和Ru在多孔硅表面沉积时在填充大孔的同时，会产生微孔，形成高比表面积的催化膜，具有潜在的工业应用价值。