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Au/Zr/Ti/C体系的热力学计算

李志华  
【摘要】:金刚石因为其优良的性能而在散热及电子领域具有广阔的应用前景。为了使金刚石薄膜器件性能得到进一步改善,可以使用相图技术对金刚石的金属化工艺进行科学的指导,并对器件使用过程中各相组成变化、中间相形成和消长、界面迁移等组织结构的演变进行模拟和预测,为开发性能稳定可靠的金刚石薄膜器件和选择合理工艺条件提供重要依据。本文针对多种金刚石薄膜的金属化体系进行了热力学研究: 1.采用CALPHAD技术,运用Thermo-Calc软件包重新优化和计算了Au-Zr二元系。由于采用了更合理的热力学模型,使ZrAu相和端际固溶体与实验数据的拟合非常理想,优化结果比以前计算相图的结果有很大的提高。 2.基于所优化的Au-Zr二元相图和评估的Au-Ti,Zr-C,Au-C和Zr-Ti二元相图,进一步构建和计算了Au-Zr-C和Au-Ti-Zr三元系数据库,并计算了C在Au-Zr和Au-Ti系统中的活度的变化图。 3.通过C与Au-Ti合金的扩散偶实验,结合Au-Ti-C三元相图,总结了Au-Ti-C三元系在高温条件下各相组成变化、中间相形成和消长规律。 4.运用Au-Sn-Ni和Au-Sn-Cr三元相图预测了Ni和Cr作为金刚石热沉金属化体系Ti/Ni/SnAu和Ti/Cr/SnAu的阻挡层的可行性。预测结果与文献报道的结果完全一致。


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