化学沉积非晶态Ni_(2.7)P合金的晶化动力学研究

应用差示扫描热分析(DSC)研究化学沉积的非晶态Ni_(2.7)P合金的等温结晶过程。测得晶化活化能为528 kJ·mol^(-1),Avrami指数n=2.6。根据非晶态固体结晶机理的近似模式n=a+bP,推断该种合金的晶化过程是按恒成核速率(a=1)和三维生长(b=3)扩散控制(p=0.5)的模式进行。

镀液中Ce^(3+)离子对锡镀层结构缺陷和可焊性的影响

应用荧光分析法、X光电子能谱法(XPS)及正电子湮没寿命谱法(PALS)等研究了从含硫酸铈添加剂的酸性光亮锡镀液获得的锡镀层结构缺陷与可焊性的关系。结果表明,电镀时Ce与Sn不发生共沉积,Ce^(3+)的主要作用是阻化Sn^(2+)的水解和氧化使镀液稳定,因而使锡镀层纯度提高、结构致密、表层氧含量减少,有利于提高镀层的可焊性。当Ce^(3+)浓度控制在3.5g/L左右时,可使镀层结构缺陷较少,可焊性较佳,说明结构缺陷是影响锡镀层可焊性的直接原因。

用正电子湮没寿命谱法研究铝阳极氧化膜

退火纯铝(99.99%)在15%H_2SO_4中于不同电解条件下进行阳极氧化,然后测其正电子湮没寿命谱,寿命谱拟合为三个寿命成份,指认第二寿命成分为e^+在氧化膜中的湮没。从I_2随电解条件的变化推知膜厚与槽压近似成正比,在恒温和固定槽压条件下,膜厚只能达到某极限值。根据τ_2的变化推断出,使用较高槽压或延长电解时间均使膜的结晶度提高,它诱发了裂缝或微洞的形成,导致膜体松散。根据上述结论进一步分析提高膜机械性能的可能途径。

锡-锑合金镀层缺陷与可焊性关系

应用正电子湮没寿命谱法研究 Sn-Sb合金镀层中Sb含量对镀层缺陷的影响,考察缺陷类型和浓度与可焊性的关系。结果表明镀层的可焊性主要取决于空位团的大小和浓度,当Sb含量为0.25wt％时,空位团浓度最小,可焊性最佳。

用正电子湮没寿命谱法研究锡镀层缺陷

光亮镀锡工艺由于成本低、无毒、镀层稳定性好而广泛应用于电子元器件引线的电镀.但因锡镀层与基体之间会发生原子的相互扩散,致使产品在储存、焊接或使用期间因温度效应而使某些重要的物理和化学性能,如钎焊性、导电性和防腐性变差。金属界面原子的热扩散行为与金属晶体的结构缺陷密切相关,因此应用正电子湮没寿命谱法研究锡镀层在热处理过程中缺陷的运动规律,在理论和工艺方面都具有重要的意义。

化学沉积非晶态Ni_(2.7)P合金晶化动力学

化学沉积的非晶态Ni-P合金具有高强度、良好抗蚀性、高导电性和软磁性等优异性能,故有着广泛用途。但是这些优异性能在非晶态合金发生结晶后便会丧失。

镀液中Sb(Ⅲ)与 Ce(Ⅲ)盐对锡镀层结构缺陷和可焊性的影响

根据镀层元素分析结果,证实电镀时 Sb 与 Sn 发生共沉积而 Ce 与 Sn 不发生共沉积。应用正电子湮没平均寿命τ对镀层结构残缺程度进行评估,表明 Sb 含量为0.1～0.5 wt.%的 Sn-Sb 镀层结构缺陷较少,可焊性较好。实验还表明镀液中 Ce^(3+)的作用在于阻化 Sn^(2+)的水解和氧化,使镀液稳定,因而减少锡镀层结构缺陷,改善了可焊性。镀液中合适的 Ce^(3+)浓度范围为1.5～6.0g/L。

高择优取向铜镀层的电化学形成及其表面形貌

采用电化学方法在H2SO4-CuSO4电解液中获得高择优取向的Cu电沉积层.XRD结果表明,在1.0～6.0和15.0A·dm-2的电流密度下可分别获得(220)和(111)晶面高择优取向的Cu镀层.在同一电流密度下获得的Cu电沉积层织构度随镀层厚度增大而提高.SEM结果表明,在4.0和15.0A·dm-2的电流密度下可分别获得(220)和(111)织构Cu沉积层,其表面形貌在(220)晶面取向时呈现为细长晶粒连结成的网状,在(111)取向时则呈六棱锥状.提出了可能的机理,认为电流密度变化引起的Cu镀层择优取向晶面的转化归因于电结晶晶面生长方向及生长速度竞争的结果.

氯离子对铜在玻碳电极上电结晶的影响

采用线性扫描伏安法和计时安培法研究了硫酸铜溶液中铜在玻碳电极上电结晶的初期行为 .在含与不含氯离子的 0 0 5mol·L-1CuSO4 0 5mol·L-1H2 SO4电解液中 ,循环伏安实验结果表明铜在玻碳基体上的沉积没有经过UPD过程 ;氯离子明显使Cu的沉积和氧化峰变得尖锐 ,促进Cu的沉积速度 .计时安培实验结果表明 ,Cu的电结晶按瞬时成核和三维生长方式进行 .氯离子不改变Cu的电结晶机理 ,但在I～t曲线中 ,导致电流达最大 (Im)所需的时间tm 减小、晶核数密度和生长速度增大 ,从而明显改变Cu沉积层的质量 .当Cl-浓度在 10～ 2 0mg·L-1范围内 ,成核的晶核数密度达较大 ,即氯离子的最适宜添加量 .

搅拌条件下电流密度对Cu镀层的织构和表面形貌的影响

研究了 H2 SO4 +Cu SO4 电解液分别在静止、机械搅拌和空气搅拌作用下 ,电流密度对所获得的铜电沉积层晶体取向和表面形貌的影响 .XRD和 SEM实验结果都表明 ,电流密度是造成 Cu镀层织构和表面形貌变化的主要原因 .电流密度低于 6.0 A/dm2 时 ,Cu镀层呈现 (1 1 0 )晶面择优 ;高于 1 5 .0 A/dm2 时 ,呈现(1 1 1 )晶面择优 .随电流密度提高 ,Cu电结晶由侧向生长模式转向向上生长模式 .搅拌作用的加强有利于晶体的生长 .

高择优取向Cu电沉积层的XRD研究

采用电化学和XRD方法在CuSO4 +H2 SO4 电解液中获得Cu电沉积层并研究其结构 .结果表明 ,在 4 .0A/dm2 和 15 .0A/dm2 电流密度下可分别获得 (2 2 0 )和 (111)晶面高择优取向Cu镀层 ;Cu镀层晶面织构度随厚度提高而增大 ,获得 (111)晶面高择优Cu镀层的厚度约是 (2 2 0 )晶面的 7倍 ,说明Cu(2 2 0 )晶面比 (111)晶面是更易保留的晶面 ,且低电流密度下铜的电结晶更容易受电沉积条件控制 ;较高的沉积电流密度有利于晶核的形成 ;

稀土元素对化学镀镍的影响

研究了3种稀土元素La、Nd和Eu对化学沉积过程的影响。结果表明,于化学镀镍液中添加10^(-3)％La可使化学沉积速度增大;Nd也可加快化学沉积速度;而Eu却使化学沉积速度降低。添加适当浓度的稀土元素,还可改善化学镀镍层的耐磨性和抗腐蚀性能。

镍钨合金电结晶机理

应用循环伏安法和电位阶跃法研究了Ｎｉ－Ｗ合金电沉积特点．结果表明，在以柠檬酸铵为络合剂的镀液中，沉积层的Ｗ含量随电流密度的增大而增加但电流效率变化不大，当电流密度超过１５Ａ／ｄｍ２后，镀层的Ｗ含量不再发生明显的变化而电流效率却明显降低．循环伏安实验结果表明，当镀液中有Ｎｉ２＋存在时，ＷＯ２－４才能被还原到以Ｎｉ－Ｗ合金形式存在的Ｗ金属态，且其沉积电位比ＷＯ２－４（沉积为钨蓝氧化物）和Ｎｉ２＋单独沉积时的电位更正．根据电位阶跃的ｉ～ｔ曲线分析得知，在玻碳电极上Ｎｉ－Ｗ合金电结晶过程遵从扩散控制瞬时成核三维成长模式进行，且随着过电位的增加，电极表面上晶核数增多．

电化学沉积研究

概述了电化学沉积研究的发展现状 .介绍了本科研组在电化学沉积和电结晶机理 ,络合剂和添加剂在沉积过程中的作用 ,电化学沉积新工艺和研究方法 ,以及镀层微观结构与性能的关系等方面的主要研究结果 .

添加剂Ce￣(4+)对化学镀镍层结构与腐蚀性能的影响

研究了添加剂Ｃｅ４＋对化学镀镍磷合金镀层性能与结构的影响．结果表明，大多数合金镀层是非晶态结构，经４００℃热处理１ｈ后，镀层转变为晶态，均出现了Ｎｉ和Ｎｉ３Ｐ的衍射峰．差热分析表明，加入稀土元素后获得的非晶镀层相变温度有所提高，热稳定性增加．同时，合金镀层中立方Ｎｉ的晶粒尺寸随镀液中Ｃｅ４＋浓度增大有所增加，但添加剂Ｃｅ４＋却使四方Ｎｉ３Ｐ物相的晶粒尺寸降低较多，这些结果表明Ｃｅ４＋的加入对Ｎｉ－Ｐ合金镀层中各物相的影响不同．

添加剂的整平能力及其对Cu电沉积层结构的影响

采用电化学、X射线衍射和扫描电镜方法研究酸性镀铜过程中添加剂的整平能力及其对Cu电沉积层结构和表面形貌的影响.结果表明,采用本文所研制的添加剂,可以获得光亮、致密且整平能力可达到100%的Cu电沉积层;所获得的Cu镀层均不存在明显的晶面择优取向现象.镀液中光亮剂单独存在及其与整平剂共存时,镀层表面分别呈现晶粒细小致密形貌和网状结构.

Ni-Mo-B非晶态合金纳米颗粒的抗氧化性能研究

在水溶液体系中用化学还原法制备Ni-B和Ni-Mo-B非晶态合金纳米颗粒.SEM测试表明,样品的颗粒形貌呈球形或类球形,平均粒径约10nm.XPS分析结果表明,Ni-Mo-B非晶态合金中钼元素主要以氧化态形成于合金的表面,并导致合金表面合金化硼原子浓度显著增加,氧化态硼(B3+)的原子浓度显著减少,氧的原子浓度明显减少,合金化镍的原子浓度显著增加,氧化态镍(Ni3+)的原子浓度显著减少.因此,Ni-Mo-B合金的抗氧化性能显著高于Ni-B合金.XPS谱图分析还表明,在Ni-B和Ni-Mo-B非晶态合金中,存在Ni和B的合金化物Ni2B,其中B失去部分电子,而Ni则富余电子.Ni2B的氧化产生副产物Ni2O3和B2O3.

超大规模集成电路中的电沉积铜

利用铜代替铝作为超大规模集成电路的互连接线 ,代表了半导体工业的重要转变。铜电沉积是互连“大马士革”( Damascene)工艺中最为重要的技术之一。综述了铜在芯片微刻槽中电沉积填充的过程、机理 ,并着重讨论了实现无裂缝和无空洞理想填充的主要因素—镀液的组成和添加剂的影响。

添加剂Ce^(4+)对化学镀镍的影响

本文探讨了添加剂Ｃｅ４＋对化学镀镍过程的影响，结果表明，Ｃｅ４＋可降低Ｎｉ－Ｐ合金镀层在３％ＮａＣｌ溶液中的腐蚀电流，提高其耐蚀性，并发现热处理可使其抗腐蚀性能进一步提高．但各合金镀层在０．１ｍｏｌ／ＬＨＣｌ中的耐腐蚀性由于Ｃｅ４＋的加入普遍下降．

聚苯胺的成核及生长机理

本文通过恒电位阶跃法研究了聚苯胺在不同介质中的成核与膜的生长过程动力学.结果表明,在硫酸介质中,成核过程为扩散控制下的三维连续成核,得到疏松、多孔的膜;而在高氨酸介质中,成核则是电化学动力学控制下的二维成核过程.在高电位时(E>1.02V,vs.SCE)为二维连续成核过程,而在较低的电位时,主要表现为二维瞬时成核,膜层呈网状且致密.