Cu/Al界面研究进展

铜铝复合材料是一种性能优异的新型复合材料,由于其具有极高的导电、导热性能和较强的耐腐蚀性,在电子机械等领域有着广泛的应用。但铜铝为异种金属结合且物理化学性质差异较大,使其界面结构十分复杂,因此Cu/Al界面性能被认为是影响复合材料综合性能的主要因素,已引起了人们的广泛关注。本文对Cu/Al界面金属间化合物(Intermetallic compounds,IMC)的组成生长、界面性能以及利用计算模拟方法研究Cu/Al界面等方面进行了综述,并展望了未来发展方向。

合金元素对Ag/Al界面性质影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算和分析Ag(111)/Al(111)界面体系的能量与电子结构,讨论Ag中加入的Be、Mg、Al、Ca、Ni、Sn合金化元素对Ag/Al界面性质的影响.结果表明:Ni原子倾向于界面处的取代位置,而Be、Mg原子倾向于靠近界面处的取代位置,Al、Ca、Sn原子倾向于远离界面处的取代位置;合金元素Be、Mg、Al、Ca、Ni、Sn的加入均会使Ag/Al界面的稳定性降低,其中Ca元素的影响程度最大,分离功降低到0.923 J/m^(2),界面能增至0.703 J/m^(2);通过电子结构计算结果分析认为,导致界面稳定性下降的主要原因应是合金化元素的加入使界面间形成的Ag-Al共价键强度降低引起.

键合丝键合界面研究进展

采用引线键合技术对集成电路进行封装时,键合丝与Al焊盘存在异质界面问题,对电子器件的使用性能有很大的影响。本文综述了键合参数、界面金属间化合物(IMC)演变行为及工作环境等方面对界面键合强度和可靠性影响的研究进展,并展望了未来发展前景。

Cu-Zr系二元合金化合物的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,通过计算7种Cu-Zr系二元合金化合物的能量、态密度、能带结构以及弹性常数,系统地研究了各化合物的热力学性质、电子结构和力学性质。热力学性质计算结果表明:7种化合物均为热力学稳定相,其中Cu_(8)Zr_(3)和Cu_(10) Zr_(7)相对较易生成,其生成焓分别为^(-1)6.57 kJ·mol^(-1)和^(-1)6.38 kJ·mol^(-1);CuZr_(2)结合得最稳定,其结合能为-614.94 kJ·mol^(-1)。电子结构计算结果表明:7种化合物均具有金属特性,其中Cu_(5)Zr、Cu_(5)1 Zr_(14)、Cu_(8)Zr_(3)、Cu_(10) Zr_(7)、CuZr和CuZr_(2)为导体,而Cu_(2)Zr呈现半导体性质。力学性质计算结果表明:Cu_(5)1 Zr_(14)为力学不稳定相,其余6种为力学稳定相,其中,Cu_(8)Zr_(3)抵抗外力的能力最强,延性最好,Cu_(5)Zr的硬度最高,CuZr_(2)的脆性最大。另外,6种力学稳定相的德拜温度计算结果表明:Cu_(10) Zr_(7)的共价键的强度相对较高,而CuZr的共价键的强度相对较低。