金属界面における水素の偏析・捕捉挙動

金属界面氢的偏析和捕获行为

• 批准号: 04650594
• 负责人: 山口 貞衛
• 金额: --
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650594/
• 关键词: 水素; 多層膜; イオンビーム分析; 金属界面

固体界面や結晶粒界における水素の偏析はフェライト銅の水素脆化やAl合金の応力腐食割れ、MOSデバイス界面の機械的・電気的性質などに重要な影響を与えることが示されている。本研究は、申請者が開発した高エネルギーイオンビームの反跳粒子検出法による水素の定量法を用い、各種金属界面における水素の捕捉挙動を調べることを目的とする。まず、応力腐食割れと界面における水素の偏析の関連を明らかにするために、Alと各種金属(Au、Ag、Cu)の二層または三層薄膜を作成し、これに水素をイオン注入などにより吸蔵させ、界面における水素偏析の有無を検討した。Alおよび貴金属(Au、Ag、Cu)は共に水素の溶解エンタルピーは正であり、イオン注入により飽和する迄水素を打ち込んでも、試料内部に保持されている水素の濃度は、イオンビーム検出法による水素の検出感度(〜0.2at%)以下である。これに対して、AlとAgの二層膜に水素を打ち込んだ場合には、界面に水素が偏析することが明瞭に認められ、偏析水素の面密度は約2x10^<15>H/cm^2と評価された。界面に捕捉されている水素量の温度変化の測定より求めた界面による水素の捕捉エネルギーは約0.2eVであった。Al/CuおよびAl/Au二層膜についても、水素の界面偏析が認められたが、偏析量はAl/Agの場合よりも低い。水素を発熱的に固溶するNbとTa多層膜についても、界面偏析の有無の検討を行うことを計画している。現在積層周期を人為的に変化させた多層膜試料の作成を行っている。

The segregation of water in solid interface, crystal grain boundary, water embrittlement of copper, mechanical corrosion of Al alloy, and mechanical and electrical properties of MOS interface play an important role in the process. This study aims at the application of the rebound particle detection method and the adjustment of the capture of water at various metal interfaces. The relationship between water segregation at the interface and corrosion of metals (Au, Ag, Cu) is discussed. The existence of water segregation at the interface is discussed. Al and noble metals (Au, Ag, Cu) are dissolved in water, and the concentration of water in the sample is kept below 0.2at% by injection. The area density of water in the two-layer film of Al and Ag is about 2x10^<15>H/cm2. Determination of temperature variation of water content at interface: about 0.2eV Al/Cu and Al/Au bilayers are thin, and the interface segregation of water element is low in case of Al/Ag. The solution of Nb and Ta multilayer film and the existence of interface segregation are discussed in this paper. Now the multilayer film sample is manufactured by artificial transformation.