Cu／SiO2/Si（100）体系中Cu和Si的扩散和界面反应

室温下,利用磁控溅射方法在P型Si(100)衬底上沉积了铜(Cu)膜.采用X射线衍射(XRD)和卢瑟福背散射(RBS)分析了未退火以及在不同温度点退火后的样品,研究了Cu/SiO3/Si(100)体系的扩散和界面反应.RBS分析得出对于Cu/SiO2/Si(100)体系,当退火温度高于350℃时,才产生明显的扩散,并且随着温度的升高,体系扩散越明显;当退火温度在450℃以下时,XRD没有测得铜硅化合物生成;当温度到500℃时才有铜硅化合物生成.这比已有文献报道的温度低.     

退火温度对磁控溅射制备的β-FeSi2薄膜的影响

采用磁控溅射的方法，在高真空条件下，沉积金属Fe到Si（100）衬底上，然后通过真空退火炉在不同温度条件下对样品进行热处理，直接形成了β-FeSi2薄膜．采用X射线衍射仪（XRD）对样品进行了晶体结构分析，利用卢瑟福背散射（RBS）对Fe-Si化合物的形成过程中的Fe原子和Si原子的互扩散机理进行了研究，利用扫描电镜（SEM）对样品表面的显微结构进行表征，结果表明，在900℃条件下退火能够得到质量很好的β-FeSi2薄膜，超过这一温度β相将开始向α相转化，到1000℃，β-FeSi2全部转化为α-FeSi2。     

Ti/Si(100)样品在快速退火(RTA)时的界面反应的研究

运用俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)以及卢瑟福背散射谱(RBS)研究了Ti/Si(100)样品在快速热退火(RTA)过程中的界面反应机理及物种分布。研究结果表明,Ti/Si(100)样品在600℃快速热退火10s后,界面上的钛和硅就发生了明显的界面反应,形成了TiSi_2金属硅化物相。在750℃RTA后,TiSi_2相已基本形成完善,再提高RTA温度,TiSi_2相增加甚少。快速热退火过程不同于一般的慢退火过程,主要通过TiSi_2晶格传递Si,从而促使界面处的钛和硅的继续反应。界面扩散的速度很快,TiSi_2物相的形成速度由Ti和Si的反应速度限制,不受Si扩散效应的影响。此外,俄歇线形分析还揭示了,在硅化物的形成过程中,钛硅物相在各界面层中的存在形式。     

Ta基纳米薄膜扩散阻挡特性的比较研究

采用直流磁控溅射方法在p型(100)Si衬底上制备了Cu/Ta、Cu/Ta-N和Cu/Ta-Al-N复合膜,并对薄膜样品进行了卤钨灯快速热退火.用四探针电阻测试仪(FPP)、AFM、SEM、Alpha-step IQ台阶仪和XRD等分析测试方法对样品的形貌结构与特性进行了分析表征,并对N和Al的掺杂机理进行了讨论.实验结果表明,Ta、Ta-N和Ta-Al-N膜层的Cu扩散阻挡特性逐渐增强,Ta/Si界面上的反应和Cu通过多晶Ta膜扩散到Si底并形成Cu3Si共同导致了Ta阻挡层的失效,而Cu通过Ta-N和Ta-Al-N结晶后产生的晶界扩散到Si底并形成Cu3Si是两者失效的唯一机制.N的掺入促进了非晶薄膜的形成且有利于消除界面反应,而Al的掺入将进一步提高薄膜的结晶温度和热稳定性.     

RE(La、Dy)/Si多层膜的结构研究

利用XRD、TEM、SEM等技术,对热处理前后的La/Si和Dy/Si多层膜样品的结构进行了研究.在未退火时,La/Si多层膜中形成了非晶态LaSi合金,Dy/Si多层膜存在非晶硅和纳米结构的Dy.两类多层膜中均未有稀土硅化物形成;经过400℃热处理后,多层膜中的稀土原子和硅原子的扩散加强,两元素之间的相互作用也随之增强,La/Si多层膜开始析出LaSi2-x相,Dy/Si多层膜中开始析出DySi2-c相.随着热处理温度的升高,La/Si多层膜样品中LaSi2-x硅化物的量逐渐增加,结晶逐渐完整;Dy/Si多层膜中DySi2-x硅化物相量逐渐增加,结晶逐渐完整.     

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。     

梯度三明治银基钎料复合界面组织及生长动力学研究

针对梯度钎料轧制过程中易出现撕裂的问题,借助扫描电镜、EDS 能谱仪、万能力学试验机等手段研究气保护热压复合BAg40CuZnNi/CuMn2/BAg40CuZnNiMnCo梯度三明治复合钎料均匀化退火工艺对界面扩散组织和性能的影响规律,探明复合界面生长行为,为优化退火工艺提供技术参考。研究结果表明:热压复合界面扩散层主要为富铜相、富银相;随均匀化退火时间的延长,界面两侧元素不断发生互扩散,界面结合强度有所下降,当保温时间在5 ~18 h时强度稳定在180 MPa左右。继续延长时间,界面扩散层厚度超过20 μm,脆性的AgZn₃相尺寸不断粗化增大,强度由初始态的260 MPa下降到100 MPa左右,导致复合钎料在轧制过程中出现开裂。退火不同时间后,界面扩散层厚度逐渐增加,其趋势符合抛物线法则;当退火温度达823 K,保温18 h时,扩散层厚度由原来的12.5 μm增加到22.4 μm;运用Arrhenius方程计算得出界面扩散层生长激活能为20.810 8 kJ/mol,并获得其生长动力学模型,通过此模型可对扩散层厚度进行初步计算。     

激光扫描磁控溅射Fe/Si膜直接形成α-FeSi2

用直流磁控溅射方法分别在室温及不同温度的Si(100)衬底上沉积Fe膜,随后采用脉冲激光扫描进行退火,X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了激光扫描对薄膜结晶性质和表面显微结构的影响.测量结果证实直接形成了Fe-Si化合物系的富硅高温相α-FeSi2,室温沉积样品的结晶性质随激光能量密度的增加而提高;反应沉积样品的结晶性质随衬底温度升高而提高.     

纳米晶镍涂层与基体的界面扩散研究

在不同温度下(150℃~500℃)对电沉积纳米晶镍镀层与低碳钢基体进行低温扩散退火热处理。利用扫描电子显微镜(SEM)的背散射电子(BSE)像及附带的能量色散谱(EDS)考察了热处理后样品中涂层与基体界面上的相结构变化及过渡层的形成。结果表明,在250℃~500℃范围进行低温扩散退火可以有效促使纳米晶镍涂层与基体界面上原子的互扩散,形成扩散过渡层,同时界面上形成了新的相结构。     

用MCs~ -SIMS技术研究Ti/Al_2O_3界面的组分分布

将MCs＋－SIMS技术应用扩展到了金属／绝缘体（Ti／Al2O3）界面分析。实验表明，选用MCs＋进行分析时，克服了界面效应，取得了较好的组分分布的分析结果。分析结果表明：随退火温度升高（室温，300，600，850℃），界面逐渐展宽，说明界面两边存在互扩散或发生了反应，且互扩散随退火温度升高而逐渐加强。随着退火温度升高，AlCs＋的信号逐步进入Ti层相应区域中，并形成两层平台，表明Al逐渐扩散到Ti层中，并以两种新的形式（相）存在。另外随着退火温度升高，O逐渐扩散到Ti层中，使得850℃退火样品中O的信号明显提高。