热迁移对Cu/Sn/Cu焊点液-固界面Cu6Sn5生长动力学的影响

电子封装技术中, 微互连焊点在一定温度梯度下将发生金属原子的热迁移现象, 显著影响界面金属间化合物的生长和基体金属的溶解行为. 采用Cu/Sn/Cu焊点在250℃和280℃下进行等温时效和热台回流, 对比研究了热迁移对液-固界面Cu₆Sn₅生长动力学的影响. 等温时效条件下, 界面Cu₆Sn₅生长服从抛物线规律, 由体扩散控制. 温度梯度作用下, 焊点冷、热端界面Cu₆Sn₅表现出非对称性生长, 冷端界面Cu₆Sn₅生长受到促进并服从直线规律, 由反应控制, 而热端界面Cu₆Sn₅生长受到抑制并服从抛物线规律, 由晶界扩散控制. 热端Cu 基体溶解到液态Sn中的Cu原子在温度梯度作用下不断向冷端热迁移, 为冷端界面Cu₆Sn₅的快速生长提供Cu 原子通量. 计算获得250℃和280℃下Cu原子在液态Sn中的摩尔传递热Q^*分别为14.11和14.44 kJ/mol, 热迁移驱动力F_L分别为1.62×10^-19和1.70×10^-19 N.     

退火诱导机械合金化Fe42.5Al42.5Ti5B10合金的结构演变与晶粒生长动力学

利用XRD和TEM方法研究Fe_42.5Al_42.5Ti₅B₁₀合金在机械合金化及等温热处理过程中的结构演变及晶粒生长动力学,讨论了机械合金化合成机理和热处理过程中的晶粒生长机理.结果表明,球磨过程中Al,Ti,B原子向Fe晶格中扩散,形成Fe(Al,Ti,B)固溶体.机械合金化合成Fe(Al,Ti,B)遵循连续扩散混合机理.球磨50h后,金属Fe,Al,Ti,B已完全合金化,球磨终产物为纳米晶Fe(Al,Ti,B).球 关键词： XRD TEM 42.5Al_42.5Ti₅B₁₀合金')" href="#">Fe_42.5Al_42.5Ti₅B₁₀合金 机械合金化     

非晶态Cu56Zr44合金的结构及其等温退火晶化过程的研究

利用X射线衍射技术、差示扫描量热分析技术和透射电子显微镜研究了非晶态Cu₅₆Zr₄₄合金的结构及其等温退火条件下的晶化过程.实验结果表明,非晶态Cu₅₆Zr₄₄合金在室温下的短程结构类似于硬球无规密堆积分布.在703K过冷液相区内等温退火时发现,当退火时间为3min时,晶化产物主要为Cu₈Zr₃相;当退火时间为6min时,Cu₈Zr₃关键词： 非晶态 56Zr₄₄合金')" href="#">Cu₅₆Zr₄₄合金 结构 等温退火     

高温退火对非晶CNx薄膜场发射特性的影响

采用射频磁控溅射方法在纯N₂气氛中沉积了非晶CN_x薄膜样品，并 在真空中退火至900 ℃.对高温退火引起的CN_x薄膜化学成分、键合结构及其场发射特性方面的变 化进行研究.用傅里叶变换红外光谱和x射线光电子能谱分析样品的内部成分及键合结构的变化，其中sp²键及薄膜中N的含量与薄膜的场发射特性密切相关.退火实验的结果表明 高温退火可以导致CN_x薄膜中N含量大量损失，并在薄膜中形成大量sp^{2< 关键词： x薄膜')" href="#">CN_x薄膜 化学键合 退火温度 场致电子发射}     

Cu-Zr-Ti系Cu基块体非晶合金的形成和成分优化

利用与团簇相关的变电子浓度判据研究了过渡金属Cu-Zr-Ti系中Cu基块体非晶合金的形成区域和成分特征.据此判据在Cu-Zr-Ti系相图中确定出三条特殊的成分线，(Cu_9／13Zr_4／13)_100-xTi_x，(Cu_0.618Zr_0.382)_100-xTi_x和(Cu_0.56Zr_0.44)关键词： 块体非晶合金 Cu-Zr-Ti合金 原子团簇 电子浓度     

太阳电池用Cu2ZnSnS4薄膜的反应溅射原位生长及表征

通过直流反应磁控溅射技术,原位生长制备了太阳电池用Cu₂ZnSnS₄(CZTS)薄膜.采用X射线能量色散谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计和霍尔效应测试系统对薄膜进行了表征.结果表明,原位生长的CZTS薄膜具有均质、致密和平整的形貌,且由贯穿整个薄膜厚度的柱状颗粒组成.不同基底温度下生长所得薄膜的Cu/(Zn+Sn) 值均约为1,而Zn/Sn值均大于1且随着基底温度升高而减小.所得薄膜在(112)方向上择优取向明显,且结构特征受基底温度和Cu/(Zn+Sn)的共同影响.所得薄膜均具有高达10⁴cm^-1的光吸收系数,其带隙宽度随着生长温度的增加而降低,并且在500℃时为(1.51±0.01)eV.薄膜的导电类型均为p型,且具有与器件级Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)相当的载流子浓度. 关键词： 2ZnSnS₄')" href="#">Cu₂ZnSnS₄ 直流反应磁控溅射 原位生长 太阳电池     

退火诱导亚稳态Fe80Cu20合金固溶体的结构相变

利用扩展x射线吸收精细结构和x射线衍射研究了机械合金化制备的体心立方(bcc)的亚稳态Fe₈₀Cu₂₀合金固溶体的结构随退火温度的变化特点.结果表明，在300—873 K温度范围内，随着退火温度的升高，bcc结构物相的晶格常数近于线性降低，这主要是由于Cu原子从bcc结构Fe₈₀Cu₂₀合金固溶体中逐渐偏析出来，生成面心立方(fcc)结构的Cu物相所致.经603K退火后，Cu原子的平均键长R_Cu—Cu增加了0.003 nm左右，大约有50%的Cu原子从bcc结构的Fe₈₀Cu₂₀合金固溶体中偏析出来.在773 K退火后，bcc结构Fe_８０Cu₂₀合金固溶体近于完全相分离，生成了bcc结构的α-Fe与fcc结构的Cu物相. 关键词： 扩展x射线吸收精细结构 x射线衍射 ８０Cu₂₀合金')" href="#">Fe_８０Cu₂₀合金 机械合金化     

CuTe,Cu2和Cu2Te的结构与势能函数

在Cu和Te的RECP(Relativistic Effective Core Potential)近似下,运用B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上对CuTe,Cu₂和Cu₂Te分子体系的结构进行优化计算.结果表明,CuTe和Cu₂分子的基电子状态分别为²Π和¹∑_g⁺,Cu₂Te分子的基态为单重态的C_2V构型,其电子状态为¹A₁.同时还计算了Cu₂Te分子基态的离解能、力常数和振动频率.采用最小二乘法拟合出CuTe和Cu₂分子Murrell-Sorbie势能函数参数.在此基础上,运用多体展式理论方法导出Cu₂Te分子基态势能函数的解析表达式,其势能面准确复现了平衡态的结构特征.     

利用Gupta势结合遗传算法研究ConCu55－n(n=0—55)混合团簇的结构演化及基态能量

采用半经验的Gupta多体势结合遗传算法对Co_nCu_55－n(n=0—55)混合团簇的基态结构和能量进行了研究,发现这些混合团簇的基态结构是在Co₅₅,Cu₅₅单质团簇(Mackay二十面体)的基础之上发生的畸变;从n=0(Cu₅₅)开始,Co原子从中心到表面,从棱到顶点依次、连续替换Cu原子;基态结构与键能较大键的数目及其平均键长有关;Co₁₃Cu₄₂具有最稳定的结构,13个Co原子全部位于团簇内部形成Mackay二十面体对整个团簇的稳定性有显著影响. 关键词： 团簇 结构和能量 Gupta势 遗传算法     

热-电应力下Cu/Ni/SnAg_(1.8)/Cu倒装铜柱凸点界面行为及失效机理

微互连铜柱凸点因其密度高、导电性好、噪声小被广泛应用于存储芯片、高性能计算芯片等封装领域,研究铜柱凸点界面行为对明确其失效机理和组织演变规律、提升倒装封装可靠性具有重要意义.采用热电应力实验、在线电学监测、红外热像测试和微观组织分析等方法,研究Cu/Ni/SnAg_1.8/Cu微互连倒装铜凸点在温度100—150℃、电流密度2×10~4—3×10~4 A/cm~2热电应力下的互连界面行为、寿命分布、失效机理及其影响因素.铜柱凸点在热电应力下的界面行为可分为Cu_6Sn_5生长和Sn焊料消耗、Cu_6Sn_5转化成Cu_3Sn、空洞形成及裂纹扩展3个阶段,Cu_6Sn_5转化为Cu_3Sn的速率与电流密度正相关.热电应力下,铜凸点互连存在Cu焊盘消耗、焊料完全合金化成Cu_3Sn、阴极镍镀层侵蚀和层状空洞4种失效模式.基板侧Cu焊盘和铜柱侧Ni镀层的溶解消耗具有极性效应,当Cu焊盘位于阴极时,电迁移方向与热迁移方向相同,加速Cu焊盘的溶解以及Cu_3Sn生长,当Ni层为阴极时,电迁移促进Ni层的消耗,在150℃,2.5×10~4 A/cm~2下经历2.5h后,Ni阻挡层出现溃口,导致Ni层一侧的铜柱基材迅速转化成(Cu_x,Ni_y)_6Sn_5和Cu_3Sn合金.铜柱凸点互连寿命较好地服从2参数威布尔分布,形状参数为7.78,为典型的累积耗损失效特征.研究结果表明:相比单一高温应力,热电综合应力显著加速并改变了铜柱互连界面金属间化合物的生长行为和失效机制.     

Microstructural and mechanical analysis of Cu and Au interconnect on various bond pads

Effects of High Temperature Storage (HTS) and bonding toward microstructure change of intermetallic compound (IMC) at the wire bonding interface of 3 types of bond pad (Al, AlSiCu and NiPdAu) were presented in this paper. Optical and electron microscope analyses revealed that the IMC growth rate of samples under 175 and 200 °C HTS increased in the order of Al > AlSiCu > NiPdAu. Besides, higher HTS and bonding temperatures also promoted higher IMC thickness. The compositional study showed that higher HTS and bonding temperature developed rapid interdiffusion in bonding interface. In the mechanical ball shear test, a decrease of the shear force of Al and AlSiCu bond pads after 500 h HTS was believed due to poorly developed IMC at bonding interface. On the other hand, shear force degradation at 1000 h was due to excessive growth of IMC that in turn causes the formation of defects. For NiPdAu bond pad, increasing trend of shear force with HTS duration at 175 °C implied a good reliability of the Cu wire bonding. The rapid microscopic inspection on Cu wired Al bond pad under HTS 175 °C showed the IMC development from the periphery to the center of the ball bond. However, after 500 h voids started to develop until the crack was observed at 1000 h.     

Magnetic hardening in Cu-Mn-Al alloys

The magnetic and structural properties of Cu₄₂Mn₂₅Al₃₃ and Cu₄₄Mn₂₅Al₃₁ alloys have been examined in as-cast and heat-treated samples. Magnetic hardening was achieved by heat treating the as-cast samples at 300°C, where they developed two finely dispersed phases identified as the ferromagnetic Heusler phase and the nonmagnetic γCu-Al phase. A maximum coercive field of 8 kOe was obtained in a heat-treated Cu₄₄Mn₂₅Al₃₁ sample. Single domain particle behavior is suggested to explained the observed magnetic hysteresis.     

退火对钛/铜热等静压扩散连接界面的影响

钛/铜(Ti/Cu)作为ITER 第一壁Be/CuCrZr 热等静压连接中间过渡层,形成了多层中间金属相结构,容易在Ti/Cu 金属相之间产生裂纹等缺陷。采用CuCrZr 代替Be,经过与Be/CuCrZr 相同的热等静压工艺,制作了多个CuCrZr/Ti/Cu/CuCrZr 连接件,对Ti/Cu 连接接头进行深入分析。对连接件分别进行未退火、400℃和500℃ 退火处理,去应力退火后对接头强度和缺陷分布的影响进行了研究。研究结果表明,中间钛层的两侧都形成了三层Ti/Cu 扩散层,分别为Cu₄Ti、CuTi 和CuTi₂。纯铜侧的Cu₄Ti 厚度比CuCrZr 侧的厚,使得裂纹几乎全部分布于铜侧的Cu₄Ti 与CuTi 交界处,拉伸样品极易在此处发生脆性断裂。随着退火温度升高,裂纹的产生和扩展减少。     

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As the ITER first wall Be/CuCrZr hot isostatic pressing (HIP) bonding intermediate transition layer, Ti/Cu layer can form a multi-layer intermediate metal phase, and defects such as cracks occur between the Ti/Cu metal phases. CuCrZr was used instead of Be, and a number of CuCrZr/Ti/Cu/CuCrZr joints were fabricated by the same HIP process as Be/CuCrZr to analyze the Ti/Cu joints. The effects of stress relief annealing on joint strength and defect distribution of the joints unannealed, annealed at 400°C and 500°C respectively were studied. The results show that three layers of Ti/Cu diffusion layers are formed on both sides of the intermediate titanium layer, namely Cu₄Ti, CuTi and CuTi₂. The thickness of Cu₄Ti on the pure copper side is thicker than that on the CuCrZr side, so that the crack is almost entirely distributed at the junction of Cu₄Ti and CuTi on the pure copper side where brittle fracture is easy to occur in the tensile samples. As the annealing temperature increases, the generation and propagation of cracks decreases.     

Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展

介绍了近年来低成本Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池方面的研究进展.应用于光伏器件的吸收层材料Cu_2O是直接带隙半导体材料,天然呈现p型;其原材料丰富,且对环境友好.Cu_2O/ZnO异质结太阳电池结构主要有平面结构和纳米线/纳米棒结构.纳米结构的Cu_2O太阳电池提高了器件的电荷收集作用;通过热氧化Cu片技术获得的具有大晶粒尺寸平面结构Cu_2O吸收层在Cu_2O/ZnO太阳电池应用中展现出了高质量特性.界面缓冲层(如i-ZnO,a-ZTO,Ga_2O_3等)和背表面电场(如p~+-Cu_2O层等)可有效地提高界面处能级匹配和增强载流子输运.10 nm厚度的Ga_2O_3提供了近理想的导带失配,减少了界面复合;Ga_2O_3非常适合作为界面层,其能够有效地提高Cu_2O基太阳电池的开路电压V_(oc)(可达到1.2 V)和光电转换效率.p~+-Cu_2O(如Cu_2O:N和Cu_2O:Na)能够减少器件中背接触电阻和形成电子反射的背表面电场(抑制电子在界面处复合).利用p型Na掺杂Cu_2O(Cu_2O:Na)作为吸收层和Zn_(1-x)Ge_x-O作为n型缓冲层,Cu_2O异质结太阳电池(器件结构:MgF_2/ZnO:Al/Zn_(0.38)Ge_(0.62)-O/Cu_2O:Na)光电转换效率达8.1%.氧化物异质结太阳电池在光伏领域展现出极大的发展潜力.     

Temperature-dependent texture, stress and resistivity in melt spun Cu0.95Co0.05 ribbon

Ribbon samples of Cu_0.95Co_0.05 were prepared by melt spinning method to perform systematic investigations on structure and transport properties as a function of annealing temperature. X-ray diffraction study shows that the ribbon is polycrystalline with a strong 2 0 0 texture along the surface normal of the as-quenched Cu_0.95Co_0.05 ribbon and the degree of texture is enhanced upon annealing. The compressive stress, which relaxes upon annealing, is observed in as-quenched ribbon. The resistivity, which is higher in as-quenched ribbon, decreases toward the bulk value of Cu upon annealing. The compressive stress and higher resistivity in as-quenched ribbon are attributed to the incorporation of Co atoms/particles in Cu matrix. The decrement of the stress and resistivity upon annealing is due to the precipitation of Co atoms from the Cu matrix, segregating as Co or Co-rich Cu grains as observed from the transmission electron microscopy measurements.     

单靶溅射制备铜锌锡硫薄膜及原位退火研究

采用衬底加热溅射铜锌锡硫(CZTS)四元化合物单靶制备CZTS薄膜,并研究原位退火对制备薄膜的影响.结果表明:在溅射结束后快速升温并保持一段时间,所得到的样品相比于未原位退火的CZTS薄膜结晶质量更好,且表面更平整致密;原位退火后的CZTS薄膜太阳电池性能参数也相应地有所提升,其开路电压(V_(OC))为575 mV,短路电流密度(J_(SC))为8.32 mA/cm~2,光电转换效率达到1.82%.     

退火温度对电子束蒸发沉积Cu_2O薄膜性能的影响

近年来,钙钛矿太阳电池(PSCs)得到了迅猛发展,而无机空穴传输材料(IHTMs)的使用可进一步降低电池的成本,提高电池的稳定性.本文通过电子束蒸发制备了Cu_2O薄膜,研究了空气中退火温度及时间对薄膜组成、结构及光电性能的影响,并构筑了p-i-n反型平面异质结钙钛矿太阳电池.研究发现:由于热解作用,直接通过电子束蒸发制备的薄膜为Cu_2O和Cu的混合物;而在空气中经过退火后,由于氧化作用,随着退火温度的升高,薄膜的组分由混合物转变为纯的Cu_2O,再转变成纯的CuO.通过控制退火温度制备的Cu_2O薄膜的光学带隙约为2.5 eV,载流子迁移率约为30 cm~2·V~(-1)·s~(-1).应用于PSCs,薄膜的最佳厚度为40 nm,但电池性能低于PEDOT:PSS基的PSCs.这主要是由于钙钛矿前驱液在Cu_2O薄膜的润湿性较差,吸收层中有大量微孔洞存在,致使漏电流增强,电池的性能降低.然而,当采用Cu_2O/PEDOT:PSS双HTMs设计时,由于PEDOT:PSS对Cu_2O具有较强的腐蚀作用,使电池性能恶化.