图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral Presentation基于密度泛函方法的理论计算研究氢在镀镍和金的铝基碳化硅衬底的扩散过程

编号：68 访问权限：Participants Only 更新：2024-03-18 16:55:36 浏览：87次收藏取消收藏

2024-05-12 09:45

15min

[B] 论坛1：表面工程基础理论、表界面科学 [B-1] 论坛1上午

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摘要

微波组件在表面处理后的镀层中会存在氢，这些氢在设备运行时，受到环境的激发作用，会逐渐缓慢释放出来，可能造成内部芯片发生氢中毒现象，降低设备的稳定性和寿命。为了除去镀层中的氢，通常采用热激发的除氢方法，但是目前的除氢方法多依赖于经验，未能从理论上研究得出有效的除氢方法。我们通过基于密度泛函方法的理论计算系统考察了氢在镀镍和镍-金的铝基碳化硅材料的扩散机理，研究了镀镍、金的铝基碳化硅中氢在SiC/Al、SiC/Ni、Al/Ni、Ni/Au四个界面处的结合能，以及在-50℃~600℃和10-9Pa~105Pa范围内结合能随温度、压力改变时的变化规律，并以镍镀层为例，考察了氢从体相迁移至表层，进而形成氢气分子进入真空的动力学过程，揭示了氢在镀镍和金的铝基碳化硅衬底材料的扩散规律。结果表明，在四种界面的研究中，镍镀层对氢具有更强的结合力，材料在镀镍后进行一次除氢后再镀金，可以减少氢在镍、金界面的富集。对于释氢气过程的动力学能垒，温度越高能垒越低，压强的影响则没有明显规律性；对于热力学自由能变化，压强越小，温度越高，热力学驱动力越大。本研究对微波组件中的氢扩散过程进行了系统梳理，为制定微波组件的高效除氢方法提供了理论基础，有益于提高设备运行的稳定性。