温度影响下TiW扩散阻挡层：纳米银膏连接铜电极性能的探索

本研究论文探讨了温度对纳米银膏连接的铜电极扩散阻挡层TiW性能的影响，由刘暾、荆洪阳等人进行，他们在中国科技论文在线上发表了这篇首发论文。研究中，研究人员选择了紫铜作为热电发电器件的电极材料，为了防止铜在其表面的扩散，他们采用了磁控溅射技术在铜电极上沉积了一层含有20at%Ti的W-Ti复合阻挡层。接着，通过纳米银膏实现了电极之间的粘接，并对形成的接头进行了不同程度的时效处理，以考察温度对阻挡层功能的影响。 时效处理是在不同的温度下让材料经历一段固定时间的过程，以优化其性能。研究发现，当时效温度低于350℃时，阻挡层有效地阻止了铜向银膏层的扩散，表现出良好的阻挡效果。然而，当时效温度提升至400℃并在该条件下保持24小时后，铜的扩散开始显现，特别是在阻挡层附近2-3微米的银膏区域发现了铜原子。这表明高温时效可能会削弱阻挡层的功能。 接头的剪切实验进一步验证了这一结论。在400℃时效24小时后，尽管剪切强度仍能达到19.67MPa，显示出一定的机械强度，但是断裂的位置却从原来的银膏层转移到了阻挡层与银膏层结合处。这提示了在考虑应用条件时，需要谨慎设定合适的时效温度，以兼顾电极的扩散控制和连接强度。 这项研究提供了关于温度如何影响纳米银膏连接铜电极扩散阻挡层性能的重要见解，对于热电发电器件的设计和制造具有实际意义，特别是对于控制电极材料间的扩散行为，以确保长期稳定的工作性能。