Ti/Si(100)体系界面扩散反应动力学研究

采用移动边界条件下扩散问题的处理方法，综合界面反应和扩散两个过程对界面硅化物形成的影响，建立起Ti／Si（100）界面扩散反应动力学理论模型，并拟合快速热退火处理后试样界面Auger深度分析谱，得到Ti，Si在相应界质中扩散系数和表现反应活化能。研究结果表明，Ti／Si体系界面TiSi2生成经历了一个由反应动力学控制到扩散控制的过渡。Si从其晶格中解离并扩散到Ti／TiSi2界面是制约扩散过程的关键因素。     

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.     

金刚石薄膜的表面金属化及与Ti薄膜的界面扩散反应的AES研究

利用磁控溅射的方法在金刚石薄膜表面沉积了２５０ｎｍ厚的金属Ｔｉ层，通过３００￣６００℃的真空热处理，促进了Ｔｉ与金刚石之间的界面扩散反应。利用俄歇电子能谱研究了Ｔｉ／金刚石薄膜界面的结合状态，发现在界面上形成了Ｔｉ的碳化物。并发现Ｔｉ与金刚石薄膜发生了大幅度的界面扩散反应，Ｔｉ元素渗入金刚石层达６００ｎｍ，促进了Ｔｉ与金刚石之间形成良好的化学结合，为获得高性能的金刚石切削工具提供了可能。界面扩散反     

PZT／Si界面氧化反应机理及动力学研究

运用俄歇电子能谱深度剖析和线形分析研究了ＰＺＴ／Ｓｉ界面氧化反应的机理和动力学过程，研究结果表明，在ＰＴ／Ｓｉ样品的热处理过程中，环境气氛中的氧可以透过ＰＺＴ薄膜层扩散到ＰＴ／Ｓｉ界面，并与硅基底反庆形成ＳｉＯ２界面层，界面氧化反应由氧在ＰＴ层和ＳｉＯ２层中的扩散过程所控制。     

Ti／AlN快速退火界面反应的实验研究

在电子封装用的ＡｌＮ陶瓷多晶衬底上生长２５０ｎｍ的Ｔｉ膜，并进行快速退火。用ＲＢＳ（卢瑟福背散剂）、ＡＥＳ（俄歇有谱）、ＳＩＭＳ（干净人离子质谱）ＸＲＤ（Ｘ射线衍射）等实验技术对界面反应进行了分析研究，用划痕实验测量了退火对Ｔｉ／ＡｌＮ粘附力的影响。实验结果表明：快速退火时，Ｔｉ，Ａｌ，Ｎ以及ＡｌＮ中掺杂的Ｏ均发生明显的界面扩散和界面反应，样品表面的Ｏ和ＡｌＮ衬底中掺杂的Ｏ都向Ｔｉ膜中扩散，在较低     

Cr／SiO2界面还原反应研究

利用俄歇电子能谱研究了Ｃｒ／ＳｉＯ２薄膜在热处理过程中的界面扩散反应机理、界面反应动力学过程及界面反庆产物。研究结果表明，Ｃｒ／ＳｉＯ２体系的界面还原反应主要是Ｃｒ与Ｓｉ２的反应，其还原反应产物是ＣｒＳｉ和Ｃｒ２Ｏ２物种。界面还原反 速度与反应时间的平方根成正比，其界面还原反应过程受Ｃｒ向Ｓｉ２层的扩散过程所控制，界面还原反应的表观活化能力为７２．５ｋＪ／ｍｏｌ（约０．７５ｅＶ）。     

PZT／Si薄膜的扩散反应研究

运用ＸＰＳ和ＡＥＳ研究了ＰＺＴ膜／Ｓｉ在热处理过程中的薄膜及界面化学反应；在热处理过程中，气氛中的气通过ＰＺＴ的缺陷通道扩散到ＰＺＴ／Ｓｉ同旧，并与界面上的硅发生氧化反应形成ＳｉＯ２界面层。同时基底上的硅通过ＰＺＴ的缺陷扩散么样品表面形成ＳｉＯ２表面层。此外，在ＰＺＴ／Ｓｉ界面上，Ｔｉ的氧化物和Ｓｉ发生还原反应，形成了ＴｉＳｉｘ金属硅化物，并残留在ＰＺＴ膜层和和ＳｉＯ２界面层中。在ＰＺＴ膜层内，有     

Ti/ZrN2/Al薄膜界面扩散反应的研究

利用直流磁控反应溅射法在Al基底上制备了ZrN2及Ti多层薄层,利用扫描俄歇微探针的深度剖析和线形分析技术研究了真空热处理对Ti/ZrN2/Al样品膜层之间的界面化学状态和相互作用的影响,研究结果表明,真空热处理使Ti/ZrN2/Al薄膜界面上发生了明显的界面扩散和化学反应,生成了TiNx物种,并且薄膜内层发生了严重的氧化反应。     

BaTiO3/Si界面扩散与控制方法研究

利用激光分子束外延（LMBE）方法在Si（100）基片上直接生长BaTiO3（BTO）铁电薄膜。通过俄歇电子能谱（AES），X光电子能谱（XPS）等分析手段系统研究了在Si基片上直接生长BTO铁电薄膜过程中的界面扩散现象。根据研究得到的BTO／Si界面扩散规律，采用一种新型的“温度梯度调制生长方法”减小、抑制BTO／Si界面互扩散行为，实现了BTO铁电薄膜在Si基片上的选择性择优定向生长，为在Si基片上制备具有原子级平整度的择优单一取向的BTO铁电薄膜奠定了基础。     

金属／石墨界面扩散反应的AES研究

利用扫描俄歇微探针的深度分析和线形分析，研究了石墨与金属Ｔｉ，Ｃｒ之间的界面状态和相互作用。研究结果表明，样品真空热处理后，在Ｔｉ／石墨、Ｃｒ／石墨薄膜界面上发生了界面扩散和化学反应，生成了ＴｉＣ和Ｃｒ３Ｃ２等金属碳化物物种，促使Ｔｉ，Ｃｒ薄膜与界石墨形成了良好的化学结合状态。     

SiC/Fe-Cr合金界面反应的研究

使用ＸＲＤ、ＥＭＰＡ和 ＳＥＭ等对 ９００～１１５０℃高温处理后的ＳｉＣ／Ｆｅ－２０Ｃｒ合金界面反应区的显微结构和反应动力学进行了研究．界面反应区分为ＳｉＣ反应区和金属反应区两部分：ＳｉＣ反应区由组成为Ｆｅ_３Ｓｉ、Ｃｒ_３Ｓｉ和Ｃｒ_７Ｃ_３的白亮基体和其间随机分布的细小石墨颗粒构成;金后反应区则是一个由（Ｃｒ;Ｆｅ）_７Ｃ_３构成的均匀组织。ＳｉＣ／Ｆｅ－２０Ｃｒ合金界面反应为扩散控制,反应动力学方程为 Ｋ＝１．９×１０^－４ｅｘｐ（(－２３５×１０^３)／ＲＴ）ｍ^２·ｓ^－１．金属反应区介于ＳｉＣ反应区和合金之间,阻挡合金中的Ｆｅ原子通过它向ＳｉＣ反应区中扩散,抑制界面反应,这种作用随合金中Ｃｒ含量的增加而加强．     

Al/Fe液-固界面扩散反应层生长动力学分析

采用镶嵌式技术制备了Al/Fe扩散偶,在铝熔点以上铁熔点以下进行扩散热处理,对Al/Fe液-固界面扩散反应层的生长动力学进行了分析,并建立了生长动力学方程。结果表明,Fe2Al5是热处理保温过程中唯一生成的新生相。在Fe2Al5连续单相层形成之前,其生长受Al原子和Fe原子的化学反应控制;一旦连续的Fe2Al5单相层形成,其生长则主要依赖于Al原子沿其晶界的扩散控制,且伴随着其晶粒尺寸的长大。在800℃以下热处理,可忽略晶粒长大对原子扩散的影响,其生长动力学方程为:y=2020.96exp(-78490/RT)t0.25。但当热处理温度超过铁熔点的0.7倍后,则不能忽略晶粒长大的影响,应适当减小生长动力学方程中的生长指数值。     

Ti基复合材料界面反应扩散的微观分析

通过SiC连续纤维增强Ti基复合材料的制备及在不同条件下的热处理试验,利用TEM,SEM,EDS及XRD分析技术研究复合材料的界面反应以及产物相的形成.研究结果表明:SiC /Ti复合材料界面发生了反应扩散,反应元素C,Ti,Si在界面反应层中出现浓度波动;界面反应产物被确认为是Ti3SiC2 ,TiC和 Ti5Si3,在靠近SiC侧出现Ti3SiC2和Ti5Si3单相区,靠近Ti基体侧为Ti5Si3单相区,中间为TiC Ti5Si3双相区;SiC/Ti复合材料界面相序列为SiC┃Ti3SiC2┃Ti5Si3┃TiC Ti5Si3┃Ti5Si3┃Ti.     

PZT/Si界面氧化反应机理及动力学研究

运用俄歇电子能谱深度剖析和线形分析研究了PZT／Si界面氧化反应的机理和动力学过程。研究结果表明，在PZT／Si样品的热处理过程中，环境气氛中的氧可以透过PZT薄膜层扩散到PZT／Si界面，并与硅基底反应形成SiO2界面层。界面氧化反应由氧在PZT层和SiO2层中的扩散过程所控制。     

聚乙烯的气—固相氯化反应动力学研究—内扩散

本文从对于在聚乙烯的气、固相氯化反应过程中,反应的控制步骤是氯气进入氯化聚乙烯粒子的内扩散的论证出发,导出了一种简化的数学模型,该模型描述了氯化过程中氯化聚乙烯的溶剩值随反应时间的变化;通过实验证明,在100℃到130℃温度区间内,该模型可以很好地与实测数据相吻合;最后,根据阿累尼乌斯公式,研究了温度对反应速率的影响,并求得了反应的活化能和指前因子。     

Cr/SiO_2界面还原反应研究

利用俄歇电子能谱研究了Cr／SiO2薄膜在热处理过程中的界面扩散反应机理、界面反应动力学过程及界面反应产物。研究结果表明，Cr／SiO2体系的界面还原反应主要是Cr与SiO2的反应，其还原反应产物是CrSix和Cr2O3物种。界面还原反应的速度与反应时间的平方根成正比，其界面还原反应过程受Cr向SiO2层的扩散过程所控制，界面还原反应的表观活化能为72．5kJ／mol（约0．75eV）。     

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.