Lateral propagation of intermetallic phases in coarse- and nano-grained Cu/Sn diffusion couples

Анотація

Кінетику латерального поширення фаз Cu₆Sn₅ і Cu₃Sn у нанодисперсних тонкоплівкових та крупнокристалічних масивних дифузійних парах Cu–Sn досліджено в інтервалі температур 160–180 °С методами оптичної, атомної силової та скануючої мікроскопії, а також методом енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії. Щоб запобігти дифузії вздовж поверхні і виокремити внесок дифузії вздовж границь у кінетику поширення фаз у нанодисперсних структурах, на поверхню тонкоплівкових пар наносили тонкий шар вуглецю. Встановлено, що швидкість латерального поширення фаз Cu₆Sn₅ та Cu₃Sn у тонкоплівкових парах перевищують у декілька разів швидкість просування фаз вздовж поверхні масивних крупнокристалічних пар. Кінетика латерального поширення фаз у зразках обох типів підпорядкована параболічному закону. Швидкість просування фаз у тонкоплівкових парах не залежить від товщини плівок (в інтервалі її значень 40–200 нм), але суттєво залежить від розміру зерна та структури границь. При латеральному поширенні фаз виявлено режими А та В реакційної дифузії вздовж границь. Кінетику поширення фаз, прискорену зернограничною реакційною дифузією, проаналізовано теоретично. За результатами аналізу розраховано швидкість росту, а також коефіцієнти зернограничної й поверхневої реакційної дифузії.