AlN/Al界面结构形成、演变及性能的第一性原理研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:happywz521
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
AlN因其具备抗腐蚀,耐高温和优异的传热性,高电阻率、低介电常数、低介电损耗等特性,所以AlN陶瓷是目前研究最为广泛的高性能陶瓷基板和封装材料。而且,Al作为是最重要工程材料之一,由于具有轻质高强、高导热、高导电在电子封装材料领域同样有着广泛的应用。其中,AlN/Al界面结构和特性关系到封装材料的服役性能和使用寿命,一直都发挥着至关重要的作用。因此AlN/Al界面作为一种典型的陶瓷/金属异质界面,在结构与性能方面都得到了大量的研究。目前,研究人员对AlN/Al界面的研究结果存在较大的差异性,例如没有明确的界面结构,并且缺乏对界面结构和界面强度进行相互联系的系统研究。采用实验观测存在一定的局限性,对于AlN/Al界面形成过程中原子行为的研究同样鲜有报道。由于AlN/Al界面区域仅有几个原子层厚度,界面处原子吸附、迁移、形核和生长是影响界面结构和性能的最重要因素,研究其界面处原子行为是了解AlN/Al界面形成过程的关键。本文采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法,从原子尺度上研究了 Al、N原子在AlN表面Al-Ter和N-Ter上的吸附和脱附等行为,确定最稳定的AlN终端结构;进而分析了 AlN表面Al原子岛的形成和演变过程,分析AlN/Al形成的稳定界面;最后研究了 AlN/Al稳定界面的力学性能。研究结果为揭示AlN/Al界面的形成机理提供了重要的理论参考,也为获取高强度的AlN/Al界面提供理论研究依据。主要研究结果如下:(1)明确了AlN(0001)表面稳定的终端结构。Al-Ter和N-Ter的表面能之间没有明显的差异;从吸附性能上,Al-Ter和N-Ter都具有较强异质原子的吸附能力,但Al-Ter对同类原子的吸附较N-Ter更强。而且在AlN表面蒸发中发现,表面N原子蒸发后易于周围N原子结合成N2逃逸出表面,从而造成了N-Ter的不稳定。在高温下,表面N原子逃逸后,AlN表面重构成(?)R30°结构,重构后表层的Al原子排列顺序与第三层原子排列顺序相同,形成类Hcp结构;并且计算还表明,重构的转变势垒为3.2eV。所以,Al-Ter更适合做AlN的终端结构。(2)获得了Al原子在AlN表面形成原子岛的演变过程。在AlN表面上,单Al原子最稳定吸附位置是Hcp位;双Al原子吸附时,系统最低能量位置是Hcp位置和其邻近的Fcc位置;三个Al原子吸附时,由原来的Fcc+Hcp位置全部转变为Hcp位置;随着吸附原子数目的不断增多,Al原子岛在Al-Ter表面形成的结构也在发生转变;当铺满一层Al原子后,Fcc位置为最稳定的吸附结构,而且通过计算得出吸附结构转变的激活能为1.4leV;在吸附第二层和第三层Al原子时Al原子岛的演变过程都与表面吸附情况类似。因此,当Al原子层继续堆垛成周期排列时,其排列形式为ABC结构,形成连续Fcc排列的AlN/Al界面结构。(3)最后在获取AlN/Al界面结构基础上,进而分析了 AlN/Al界面结构力学性能。通过计算AlN/Al界面结构的弹性常数得出结果与晶体Al相近,弹性模量值介于Al与AlN晶体之间;进而研究界面处的理想拉伸强度发现AlN/Al界面应变在0至0.012之前材料处于弹性变形阶段,此时应力应变呈现线性关系,应力随着应变的增加而增加。当应变大于0.012时随着应变的增加原子间距增加,应力急剧下降,此时AlN/Al界面处存在的键被拉断。所以最后得出AlN/Al界面的拉伸强度为530MPa。
其他文献
秦皇岛市位于渤海西部,海岸线东起山海关,西止昌黎县,总长162.7公里,海岸线不仅为沿海城市建设提供了依托,而且浅海区域是重要而脆弱的生态系统,有着珍贵而丰富的自然资源,曲
采用液相离子交换(LPIE)法制备了CeY分子筛,并研究烯烃和芳烃对其吸附脱硫性能的影响。利用固定床穿透曲线技术研究吸附剂的脱硫性能,结果表明:烯烃和芳烃的存在均导致吸附剂吸附
【目的】观察诱生型一氧化氯合酶(iNOS)在脉冲噪声暴露白色和杂色豚鼠耳蜗中的表达,以探讨黑色素对耳蜗损伤的保护作用机理。【方法】将白色和杂色豚鼠暴露于脉冲噪声,复制耳蜗损
胸部手术后,常规要求记录胸腔引流量,将其作为估算术后失血、失液量的一个重要参考指标.胸腔引流液量并不等于失血量(通常指全血),因为胸引液除来源于创面失血,还含有胸膜腔
生物学是一门研究生命现象和生命发展规律的自然学科,而实验作为研究自然学科的重要手段,在整个生物学科的教与学过程中占据着非常重要的位置,它可以化抽象为具体,让学生实现
赤芍(Paeonia veitchii Lynch)为毛茛科芍药属多年生草本植物,分布于我国西北、东北和华北地区,以根入药,具有较高的药用价值和经济价值。随着赤芍的开发与利用,人们对其需求量不断增加,导致其资源逐渐减少,难以满足市场需求。为保护野生资源和维持生态平衡的稳定发展,辽宁省沈阳、清原、本溪及昌图等地区开始进行人工归圃栽培。在赤芍栽培过程中,赤芍病害问题日渐突出,其中,叶霉病为该作物最严重
以无尾两栖类动物花背蟾蜍(Bufo Raddei Strauch)蝌蚪为实验材料,通过基因克隆、原位杂交的方法研究花背蟾蜍蝌蚪晶状体再生过程中Pax6(Paired box6)基因表达的时空特点。实
天然气管道作为存在时滞的复杂非线性系统,采用传统方法获得的描述管道特性的模型,由于该模型计算效率无法满足在线控制的要求,本文提出采用现代控制理论中常用的状态方程理
<正> 小儿角膜软化症是一种较为常见的高度营养障碍造成角结膜上皮之干燥性质变的眼病。类似中医的眼疳,临床表现为眼睑边缘赤烂,干涩羞明,目生障翳。有因失治延误迅速恶化者
近年来,越来越多的企业选择并购重组的方式来提高企业的竞争力。然而,并购交易的复杂性使得并购过程中潜在风险较大,其中涉及的舞弊现象也日益突出。因此,审计人员作为并购项目的第三方监督者,如何有效的控制和防范并购审计中面临的各种风险显得至关重要。目前我国对于同一控制下企业并购审计风险的研究较少,因此本文拟选取并购双方归属于同一控制人的这一类特殊审计项目作为研究对象,深入分析该类并购过程中面临的审计风险并