基于电催化反应Ni-W、Ni-Mo 提高Cr-Si高阻薄膜耐湿热性能研究
批准号:
61201038
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
王秀宇
依托单位:
学科分类:
物理电子学
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
张之圣、杨桂琴、高顺起、张永刚、赵建渊、华燕波、王涛
中文摘要
Cr-Si高阻膜在混合集成电路和薄膜器件应用方面非常重要。基于初步研究结果"Ni 的催化活性是Cr-Si-Ni高阻膜具有较好耐湿热性能的原因"并根据NiW和NiMo合金膜比Ni膜具有较好电催化性能的报道,通过设计的湿热实验采用CrSiNiW和CrSiNiMo靶材对磁控溅射沉积的Cr-Si-Ni-W和Cr-Si-Ni-Mo高阻合金膜的耐湿热性能进行研究,并与初步研究结果Cr-Si-Ni高阻膜的耐湿热性能进行比较,探索Cr-Si-Ni-W 和Cr-Si-Ni-Mo高阻薄膜是否较Cr-Si-Ni高阻膜具有更好的耐湿热性能,这对揭示Cr-Si高阻膜耐湿热性能与所含金属Ni、W、Mo 电催化性能之间的规律以及在Ni 发生电催化析氢反应的同时其他金属(如Cr)不发生电化学腐蚀反应的原因具有重要意义,为进一步提高含Cr-Si高阻膜的集成电路和薄膜器件的耐湿热性能及整机系统的可靠性提供新思路和理论依据。
英文摘要
High-resistance Cr-Si film plays a particularly important role in hybrid integrated circuits and thin film devices. The research project will be carried out based on our preliminary findings that the catalytic activity of metal Ni may be the reason that Cr-Si-Ni film has good resistance to heat and humidity and the reports that NiW and NiMo alloy films have a better electrocatalytic performance than metal Ni film. In this project high-resistance Cr-Si-Ni-W and Cr-Si-Ni-Mo alloy films will be prepared by magnetron sputtering method using CrSiNiW and CrSiNiMo alloy targets and their properties will be studied by the designed heat and humid experiment. To find out that whether Cr-Si-Ni-W and Cr-Si-Ni-Mo resistive films have better resistance to heat and humidity than Cr-Si-Ni film in our preliminary findings, their properties of heat and humid resistance will be compared. It is significant to reveal the laws between the heat and humidity resistant performance of high-resistance Cr-Si film and the electrocatalytic performance of its contained metal Ni, W and Mo as well as the reasons that electrocatalytic reaction of Ni occurs while electrochemical corrosion of other metals such as metal Cr does not happen. This may provide new ideas and theoretical basis for further improving the heat and humidity resistant performance of hybrid integrated circuits and thin film devices with Cr-Si film and the reliability of the whole system.
Cr-Si高阻膜在混合集成电路和薄膜器件应用方面非常重要,但这种电阻膜在湿热环境中易失效。对于这个问题,常用的解决方法是:用具有耐湿热性能的有机涂料封装起来,达到保护Cr-Si高阻膜的目的。有机保护涂层虽然在一定程度上能提高Cr-Si 高阻膜的耐湿热性能,但仍满足不了高可靠电路的要求。在研究用镍(Ni)降低Cr-Si高阻膜TCR 时,发现了一个有趣的实验现象:在相同的湿热实验条件下,含有少量Ni的Cr-Si-Ni高阻膜较Cr-Si高阻膜具有较好的耐湿热性能。分析认为Cr-Si-Ni高阻膜具有较好耐湿热性能的原因,可能与金属Ni的催化性能相关,因此提出“电催化析氢反应是Cr-Si-Ni 高阻膜耐湿热性能提高的原因”,但所提机理还需进一步验证。本项目正是针对这一问题进行深入研究的。.在催化析氢研究中,已有文献报道了NiW 和NiMo合金膜具有较好的电催化析氢性能,在制氢反应中应用广泛。如果电催化析氢反应是金属Ni提高Cr-Si 高阻膜耐湿热性能的原因,那么可以推断含NiW和NiMo的Cr-Si 阻值膜也应具有较好的耐湿热性能,且耐湿热性能优于Cr-Si-Ni高阻膜。本项目在Cr-Si-Ni高阻膜耐湿热性能初步研究的基础上,再引分别引入W 和Mo 两种少量的金属,采用溅射法制备Cr-Si-Ni-W 和Cr-Si-Ni-Mo 两种高阻值合金膜,研究金属W 和Mo 能否进一步提高Cr-Si-Ni高阻膜耐湿热性能。实验表明金属W 和Mo 能进一步提高Cr-Si-Ni 高阻膜耐湿热性能,从而证明“电催化析氢反应是Cr-Si-Ni 高阻膜耐湿热性能提高的原因”。.针对“在Ni 发生电催化析氢反应的同时,其他金属不发生电化学腐蚀反应”的问题,从过渡金属d轨道电子出发,根据已有的电催化析氢机理,建立析氢模型,提出d电子协同效应是产生这一现象的原因;并根据化学反应的重要本质(电子走向,即当电子从金属转移到水分子时,将发生电化学腐蚀反应,反之则发生电催化反应。),依据所建立析氢反应模型,从电子转移角度阐述了Ni对水的电催化机理以及Ni与Mo和W在电催化水时所形成的催化协同作用。所提机理和建立的析氢反应模型能很好地解释所提出的科学问题。本项目研究所获得的成果为进一步提高含Cr-Si 高阻膜的集成电路和薄膜器件在湿热环境中的可靠性提供了新思路和理论依据。
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DOI:
10.1016/j.jallcom.2014.03.073
发表时间:
2014-08
期刊:
Journal of Alloys and Compounds
影响因子:
6.2
作者:
[X. Wang;Junkui Ma;Chuanbao Li;J. Shao]
通讯作者:
X. Wang;Junkui Ma;Chuanbao Li;J. Shao
Failure behaviors and mechanisms of high-ohmic resistors protected by PF/EP paint in a heat and humid environment
PF/EP涂料保护高阻值电阻器在湿热环境下的失效行为及机理
DOI:
--
发表时间:
--
期刊:
Transactions of Tianjin University, 2016, Accepted
影响因子:
--
作者:
[Wang Xiuyu, Cheng Qiang, Ma Xiaopin, Zhang Hao, Li Mingxiu]
通讯作者:
Cheng Qiang, Ma Xiaopin, Zhang Hao, Li Mingxiu
Deposition of Cr–Si–Ni–Mo films at a low sputtering current and performance of heat and humid resistance
低溅射电流下Cr-Si-Ni-Mo薄膜的沉积及耐热湿性能
DOI:
10.1016/j.apsusc.2013.11.034
发表时间:
2014-01
期刊:
Applied Surface Science
影响因子:
6.7
作者:
[X.Y. Wang, C.G. Li, J.X. Ma, J.Q. Shao]
通讯作者:
J.Q. Shao
Thermosetting polyimide resin matrix composites with interpenetrating polymer networks for precision foil resistor chips based on special mechanical performance requirements
基于特殊机械性能要求的精密箔电阻片用互穿聚合物网络热固性聚酰亚胺树脂基复合材料
DOI:
10.1016/j.apsusc.2014.01.188
发表时间:
2014-04
期刊:
Applied Surface Science
影响因子:
6.7
作者:
[X.Y. Wang, J.X. Ma, C.G. Li, H.X. Wang]
通讯作者:
H.X. Wang
DOI:
10.1016/j.microrel.2015.12.005
发表时间:
2016-02
期刊:
Microelectron. Reliab.
影响因子:
--
作者:
[X. Y. Wang;H. Zhang;X. Ma;Q. Cheng;C. G. Li-;M. Li;T. N. Chen;P. Zhang;J. Shao]
通讯作者:
X. Y. Wang;H. Zhang;X. Ma;Q. Cheng;C. G. Li-;M. Li;T. N. Chen;P. Zhang;J. Shao
基于激子型局域态Auger激发的低压倍增式微光图像传感器研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:57万元
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批准年份:2021
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负责人:王秀宇
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依托单位:
国内基金
海外基金