不同取向Cu/Cu_(3)Sn界面处原子扩散行为的分子动力学模拟

作     者：李姗珊 李晓延 张伟栋 杨刚力 张虎 LI Shanshan;LI Xiaoyan;ZHANG Weidong;YANG Gangli;ZHANG Hu

作者机构：北京工业大学材料与制造学部北京100124 中国核工业二三建设有限公司北京101300 

出 版 物：《电子元件与材料》 (Electronic Components And Materials)

年 卷 期：2023年第42卷第4期

页      面：467-475页

学科分类：080901[工学-物理电子学] 07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 070201[理学-理论物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(5197051636)。 

主　　题：取向 Cu/Cu_(3)Sn 分子动力学模拟 扩散系数 

摘      要：为研究不同取向对Cu/Cu3Sn界面原子扩散行为的影响,建立了(100)Cu_(3)Sn//(100)Cu、(100)Cu_(3)Sn//(110)Cu以及(010)Cu_(3)Sn//(112)Cu三种界面结构的模型。运用分子动力学方法模拟了900~1100 K下各模型Cu/Cu3Sn界面处的原子扩散,观察具体的扩散情况并计算了扩散系数。结果表明,温度和界面取向均对扩散系数有影响。温度升高,界面原子的紊乱程度加剧。同一模型的扩散系数随温度升高而增大。三种界面结构在同一温度下界面偏移程度不同,Cu晶体中的Cu原子扩散速度要低于Cu_(3)Sn中的Cu1、Cu2和Sn1原子,其中Cu原子是Cu_(3)Sn相中界面扩散的主要原子。对于Cu晶体,(110)Cu取向上的Cu原子扩散速度最快。Cu3Sn晶体在900~1000 K时,(010)Cu_(3)Sn//(112)Cu模型界面的Cu1、Cu2和Sn1原子由于扩散激活能垒最低而显得扩散速度最快;在高于1000 K时,(100)Cu_(3)Sn//(110)Cu模型的Cu1、Cu2和Sn1原子由于原子排列稀疏、扩散阻力最小而扩散速度最快。三种Cu/Cu_(3)Sn界面结构取向模型扩散速度的差异是界面原子排列及相应原子的扩散激活能不同导致的。