新的抗氧化铜薄膜可能取代芯片中的黄金

2022-06-25 14:00:36 来源: 半导体行业观察

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釜山国立大学的研究人员开发了一种制造抗氧化铜薄膜的方法，这一发现可能对电子、半导体和电光行业有益，通常用于对抗铜产品的氧化和不必要的腐蚀。

首席研究员 Se-Young Jeong 在一份媒体声明中说：“抗氧化铜有可能取代半导体设备中的黄金，这将有助于降低成本。” “抗氧化铜还可以降低电力消耗，并延长纳米电路设备的使用寿命。”

研究人员在《自然》杂志上发表的一篇论文中表示，之前的研究表明，铜的氧化是由于铜表面的微观“多步骤”而发生的。这些步骤提供了铜吸附原子（吸附原子）的来源，它与氧气相互作用并为氧化物的生长提供了场所。这就是单晶铜抗氧化的原因。

“我们使用一种称为原子溅射外延的方法来生长紧密协调的平面单晶铜膜。通过使用降噪系统来降低电气和机械噪声，我们能够保持铜表面几乎没有缺陷并制造原子级平坦的薄膜，”Jeong 说。

研究小组随后使用高分辨率透射电子显微镜 (HR-TEM) 研究了铜薄膜。他们发现薄膜沿 [111] 方向生长，表面几乎平坦，偶尔出现单原子台阶。然后，他们将单晶 Cu (111) 薄膜 (SCCFs) 与其他表面粗糙度较高的 Cu 薄膜进行了比较，发现与其他薄膜不同的是，SCCFs 具有抗氧化性，即氧气很难氧化。穿透单原子阶梯边缘。

然后，研究人员使用基于“密度泛函理论”的铜氧化微观模型来研究 SCCF 如何与氧气相互作用。他们发现，一旦 SCCF 表面的 50% 被氧原子覆盖，SCCF 的表面就会受到氧气的保护。SCCF 上氧原子的额外吸收被它们自己创造的高能垒抑制。

“我们研究的新颖之处在于实现原子级平面，即在原子水平上平坦的表面，以及阐明超平面金属的抗氧化机制，”Jeong 说。

这项研究的结果不仅对电子和半导体行业做出了重大贡献，而且还有助于保护无价的青铜雕塑免受损坏。

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