Ti和Cu对C/Al复合材料界面反应的影响

在文献[1]所建立的C/Al复合材料界面反应动力学的基础上,利用扫描俄歇微探针深度分析测量了不同退火工艺的模拟C/Al-Ti和C/Al-Cu样品界面反应层的厚度,求得相应的界面反应激活能,并确定了界面反应从慢到快的顺序为C/Al-Ti、C/Al-Cu和C/Al。      

Ti和Cu对C/Al复合材料界面反应的影响

在文献[1]所建立的C/Al复合材料界面反应动力学的基础上,利用扫描俄歇微探针深度分析测量了不同退火工艺的模拟C/Al-Ti和C/Al-Cu样品界面反应层的厚度,求得相应的界面反应激活能,并确定了界面反应从慢到快的顺序为C/Al-Ti、C/Al-Cu和C/Al。     

电场对Au/SiO_2及Au-Ag/SiO_2表面结构与原子迁移特性的影响

利用扫描俄歇微探针（SAM）和原子力显微镜（AFM）研究了SiO2衬底上在外加直流电场作用下沉积的Au薄膜及Au－Ag复层薄膜的表面形貌、结构变化及电迁移扩散行为。结果表明：①在衬底表面施加水平方向电场辅助沉积制备的Au薄膜其表面显示出平整的椭球形晶粒，并沿外电场方向呈织构取向。与未加电场的热蒸发沉积膜相比，具有较为均匀、有序的表面微观结构。②SiO2表面Au-Ag复层薄膜在直流电场作用下，Au，Ag物种同时向负极方向作走向迁移扩散，这与Au－Ag复层薄膜在Si（111）表面电迁移时Au，Ag分别向两极扩散的特点不同，反映了衬底性质对表面原子电迁移的影响。③Au－Ag复膜在电迁移过程中还发生了表面原子聚集状态的变化，原来沉积排布的细小晶粒在电迁移扩散过程中出现不均匀长大，导致薄膜表面粗糙度显著增加。     

Al－Cu薄膜结构对电子迁移的影响

通过实验了解Ａｌ－Ｃｕ固溶体多晶薄膜的析出效应。这种多晶薄膜的析出动力学对于大块的有衬底的Ａｌ－Ｃｕ薄膜和无衬底的单晶薄膜是不同的。用俄歇电子能诺在４５～７５ｅＶ动能内测量的Ａｌ（ＬＶＶ）峰和Ｃｕ（Ｍ２，３ＶＶ）峰分别为６７．８ｅＶ和６０．０ｅＶ。     

多层金属薄膜Au—Ni—Si的扫描俄歇分析

使用 PHI-610型扫描俄歇谱仪,研究了 Si 基底上的多层金属薄膜 Au/Ni,在不同退火温度下的冶金学行为。发现在380℃以下,薄膜及 Si 基底间无明显互扩散;而在380℃时,发生薄膜与 Si 基底间的相互扩散,Ni 层不能作为 Au 与 Si 之间的扩散阻挡层。随着温度升高,Au与 Si 的相互扩散加剧,这种互扩散造成表面电阻的增加。在 450℃时,薄膜中会形成一种 Ni 的硅化物。这种硅化物是在富 Ni 区和 Si 基底界面处形成,并随着富 Au 区中的 Ni 向硅化物的扩散而逐渐长大。     

C/Al复合材料界面反应动力学

本文通过对扩散控制C/Al界面反应的理论分析和试验测量,建立了模拟复合材料界面反应的动力学方程.理论分析求解的是一组反应扩散方程;实验测量界面反应层厚度用的是扫描俄歇微探针深度剖面分析方法.实验测量的结果很好地验证了理论分析所建立的界面反应动力学方程,并给出了所用样品界面反应的激活能.      

C/Al复合材料界面反应动力学

本文通过对扩散控制C/Al界面反应的理论分析和试验测量,建立了模拟复合材料界面反应的动力学方程.理论分析求解的是一组反应扩散方程;实验测量界面反应层厚度用的是扫描俄歇微探针深度剖面分析方法.实验测量的结果很好地验证了理论分析所建立的界面反应动力学方程,并给出了所用样品界面反应的激活能.     

热循环、真空紫外辐照对Al/Kapton薄膜的损伤效应

在空间环境地面模拟设备中模拟热循环、真空紫外辐照等低地球轨道空间环境对Al/Kapton薄膜的损伤效应.利用原子力显微镜、紫外可见分光光度计对试验前后试样的表面形貌、光学参数等性能进行了分析.结果表明,热循环、真空紫外辐照使Al/Kapton薄膜试样产生质量损失,表面形貌发生不同程度的改变,在紫外可见波段的反射率下降明显.     

Zr/Nb薄膜材料的制备及界面结构研究

通过直流磁控溅射法在单晶Si(100)基底上制备了Zr/Nb/Si薄膜材料。X射线衍射(XRD)研究表明Zr薄膜以多晶形式存在,而Nb薄膜则形成了(110)晶面择优生长。薄膜中Zr和Nb晶粒大小分别为14,6 nm。扫描电镜研究表明形成的薄膜表面平整光滑,没有微裂纹存在。扫描俄歇电子能谱及X射线光电子能谱的研究表明,Zr/Nb/Si薄膜样品具有清晰的界面结构。在薄膜表面形成了致密的氧化层物种,而在膜层内部少量氧则以吸附态形式存在。     

真空热处理对TbDyFe薄膜结构和磁学性能的影响

采用磁控溅射制备TbDyFe非晶薄膜,系统研究了不同温度和时间真空热处理对薄膜结构与磁学性能的影响.当热处理温度高于450℃时,薄膜中有磁致伸缩的RFe2结晶相形成.热处理使Tb0.28Dy0.72Fe2薄膜的易磁化方向从垂直于膜面向平行于膜面转变,并显著提高膜面内饱和磁化强度.450℃真空热处理60min后Tb0.29Dy0.71Fe1.8薄膜饱和磁化强度较高、矫顽力低,更容易在低场下磁化,适于低场下作为磁致伸缩薄膜应用.     

酞菁铜薄膜的真空热蒸发制备及其性能

用真空热蒸发法在玻璃基板上制得酞菁铜(CuPc)薄膜。用原子力显微镜、紫外可见光分光光度计及红外光谱仪等分析了酞菁铜薄膜的结构特征,并对薄膜的沉积机理进行了探讨。通过与L-B(Langmuir-Blodgett)法的比较,发现用真空热蒸发法制备的酞菁铜薄膜结构、性能更佳。     

Si衬底上Ta-N/Cu薄膜性能研究

对Si衬底上Ta-N/Cu薄膜进行了电学和热学分析，结果发现500℃以下薄膜电随几乎不变，600-690℃下的退火引起的电阻率降低是由于Ta-N电阻的热氧化和Cu熔化扩散引起的，而690℃以上的电阻率增加是由于Cu引线传输能力减弱所致，为0.18μm以下的超大规模集成电路中的Cu引线和电阻薄膜的制作提供了有益的借鉴。     

Investigations of diffusion kinetics in Si/Ta/Cu/W and Si/Co/Ta systems by secondary neutral mass spectrometry

Proper understanding of the degradation mechanisms and diffusion kinetics of copper and cobalt interconnections for advanced microelectronics is important from the point of view of fundamental research and technology as well. In this paper Si(substrate)/Ta(10 nm)/Cu(25 nm)/W(10 nm) and Si(substrate)/Co(150 nm)/Ta(10 nm) samples, prepared by DC magnetron sputtering, were in investigated. The samples were annealed at several temperatures ranging from 423 K to 823 K for various times. The composition distributions were detected by means of Secondary Neutral Mass Spectrometry (SNMS). Microstructural characterization of samples was carried out by means of Transmission Electron Microscopy (TEM). It is shown that the changes in the composition profiles were mainly caused by grain boundary, GB, diffusion and the effective GB diffusion coefficients of Ta in Cu were determined both by the “first appearance” and “centre-gradient” methods. The activation energy is 100 kJ/mol. The importance of the Ta penetration into the Cu and its accumulation at the Cu/W interface can lead to an increase of the Ta content in the copper film. This can be an important factor in the change/degradation of the physical parameters (e.g. the electrical resistance) of interconnects. Furthermore a Ta segregation factor in Cu was evaluated. Preliminary results in the Si(substrate)/Co(150 nm)/Ta(10 nm) indicate fast (GB) diffusion of the Si into the Co layer, formation of a cobalt silicide layer at the Co/Si interface and Si accumulation first at the Ta/Co interface and later a retarded accumulation at the free Ta surface.     

Investigations of diffusion kinetics in Si/Ta/Cu/W and Si/Co/Ta systems by secondary neutral mass spectrometry

Proper understanding of the degradation mechanisms and diffusion kinetics of copper and cobalt interconnections for advanced microelectronics is important from the point of view of fundamental research and technology as well. In this paper Si(substrate)/Ta(10 nm)/Cu(25 nm)/W(10 nm) and Si(substrate)/Co(150 nm)/Ta(10 nm) samples, prepared by DC magnetron sputtering, were in investigated. The samples were annealed at several temperatures ranging from 423 K to 823 K for various times. The composition distributions were detected by means of Secondary Neutral Mass Spectrometry (SNMS). Microstructural characterization of samples was carried out by means of Transmission Electron Microscopy (TEM). It is shown that the changes in the composition profiles were mainly caused by grain boundary, GB, diffusion and the effective GB diffusion coefficients of Ta in Cu were determined both by the “first appearance” and “centre-gradient” methods. The activation energy is 100 kJ/mol. The importance of the Ta penetration into the Cu and its accumulation at the Cu/W interface can lead to an increase of the Ta content in the copper film. This can be an important factor in the change/degradation of the physical parameters (e.g. the electrical resistance) of interconnects. Furthermore a Ta segregation factor in Cu was evaluated. Preliminary results in the Si(substrate)/Co(150 nm)/Ta(10 nm) indicate fast (GB) diffusion of the Si into the Co layer, formation of a cobalt silicide layer at the Co/Si interface and Si accumulation first at the Ta/Co interface and later a retarded accumulation at the free Ta surface.     

真空预冷过程中真空泵的延迟开启现象研究

VCE-15型真空预冷机在自动预冷模式下,由于受到真空室空气状态的影响,真空泵的开启存在延迟现象,导致真空预冷周期增长.以捕水器的冷负荷为基础,推导出真空泵的延迟开启时间计算式,并利用实验数据验证.结果表明:真空泵的延迟开启时间一般在5分钟之内,时间长短随着真空室空气的起始温度、相对湿度及真空室空载率的增加而增加,随着制冷机组制冷量的增加而缩短.复压时使外部空气经捕水器冷却后再进入真空室,或者提高制冷机组的制冷量,均可以缩短下次真空泵的延迟开启时间.     

钎焊工艺对SiC/Kovar真空钎焊接头组织与性能的影响

采用Ag-Cu-Ti/Cu/Ag-Cu软性复合中间层钎料,研究了钎焊温度(810℃-900℃)、保温时间(5 min-30 min)对SiC陶瓷和Kovar合金真空钎焊接头组织及力学性能的影响。结果表明,随着钎焊温度的升高,两侧母材溶解加剧,陶瓷侧界面反应层TiC变厚,焊缝中脆性相Fe₃Si、Ni₂Si含量增多,不利于残余应力的释放,其接头抗剪强度呈下降趋势。随着保温时间的延长,焊缝微观组织形貌变化不大,陶瓷侧界面反应层厚度先增加后保持不变;Cu(s,s)倾向于聚集在Kovar合金周围,其接头抗剪强度呈先升后降的趋势。当钎焊温度为810℃,保温时间为15 min时,钎焊接头抗剪强度最大,为33 MPa,其接头组织为:SiC陶瓷/TiC/Cu(s,s)+Ag(s,s)/Fe₂Ti+Fe₃Si/Kovar合金。     

电场作用下AZ31B/Cu扩散界面的结构及性能

采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了AZ31B/Cu的扩散连接.利用SEM、EDS和TEM分析了扩散溶解层的显微组织、相组成和界面元素分布.采用万能试验机对连接界面的抗剪切性能进行了测试.结果表明:AZ31B与Cu通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,扩散温度低于475℃时扩散溶解层由MgCu2、Mg2Cu和MgCuAl组成,此时接头的薄弱环节为Mg2Cu.扩散温度为500℃时扩散溶解层由Mg2Cu、(α-Mg+ Mg2Cu)共晶组织和MgCuAl组成,共晶组织的形成导致接头的抗剪强度进一步降低,并成为新的薄弱环节.当扩散温度为450℃,保温时间为30min时,界面的抗剪强度随保温时间的延长先增大后减小,最大可达40.23MPa.     

真空系统中CO的置换解吸及对质谱分析的影响

当样品气体引入真空系统后,原壁面吸附的气体将被引入气体快速地置换而解吸出来,从而造成真空室内气体组分严重失真于样品气体,这对静态进样的质谱分析尤为严重。极限真空为 １× １０－５ Ｐａ的不锈钢真空系统充入Ｈｅ,Ｎｅ或Ａｒ后,ＣＯ的解吸速度比未充气时提高８倍,Ｈ２和ＣＨ４的解吸速度更快。这种置换吸附和解吸作用有可能用于研究真空装置内某些吸附气体的快速除气,采用预充气法提高充气器件内气体的纯度和采用热封离法提高真空器件内的真空度等措施均基于这个原理。     

真空舱几何结构对离子推力器背溅射沉积影响的计算研究

有效降低溅射沉积影响是离子推力器地面寿命试验需要解决的关键技术问题。本文建立了真空舱壁上溅射物沉积到离子推力器表面的计算模型。结合LIPS-200推力器束流特性和石墨材料内衬,应用该模型分别计算和分析了平面靶圆柱型、平面靶圆锥台型、球面靶圆柱型、凸锥靶圆柱型、凹锥靶圆柱型五种真空舱几何形状与尺寸对离子推力器背溅射沉积的影响关系规律,得到了对具体设计LIPS-200推力器寿命试验真空舱具有指导作用的重要结论。     

不同真空度对真空包装大米食用品质影响的研究

真空包装是大米销售包装常用的一种保鲜技术.为减少真空包装大米在流通过程中的破袋问题,本文就不同真空度对真空包装大米品质影响进行了深入的研究.