隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,芯片的可靠性與壽命日益成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn),其中,保護(hù)芯片的鍍層材料性能至關(guān)重要。非晶合金材料因其長(zhǎng)程無(wú)序的獨(dú)特結(jié)構(gòu),具備高強(qiáng)度、高硬度、優(yōu)異的耐腐蝕性等傳統(tǒng)晶體材料難以比擬的性能優(yōu)勢(shì)?;诖耍瑢?shí)踐隊(duì)選擇了“Ni-W非晶鍍層的電沉積制備與性能研究”這一具有明確應(yīng)用前景的課題,旨在通過親手實(shí)踐,掌握新材料制備的核心工藝,評(píng)估其應(yīng)用潛力。
實(shí)踐過程是對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和科研素養(yǎng)的全面考驗(yàn)。在長(zhǎng)達(dá)數(shù)周的實(shí)踐中,隊(duì)員們分工明確,緊密配合,系統(tǒng)性地完成了從理論準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作到性能測(cè)試的全過程。
精益求精的基體預(yù)處理
“工欲善其事,必先利其器。”團(tuán)隊(duì)深知基底處理是成功的關(guān)鍵第一步。他們選用純銅片作為基底,依次使用400目至1200目的金相砂紙進(jìn)行逐級(jí)打磨,再用金剛石拋光膏實(shí)現(xiàn)鏡面光潔度。隨后,在丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水中進(jìn)行多次超聲清洗,徹底去除油污和雜質(zhì),最后用稀硫酸活化表面。每一個(gè)步驟都嚴(yán)格把控,為后續(xù)鍍層的均勻沉積奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
嚴(yán)謹(jǐn)可控的電沉積過程
實(shí)驗(yàn)采用雙電極體系,以高純度石墨棒為陽(yáng)極,預(yù)處理后的銅片為陰極。在恒定的電流密度(15 A/dm²)、溫度(70±1℃)下,團(tuán)隊(duì)成員輪班值守,持續(xù)監(jiān)控并調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù),同時(shí)保持磁力攪拌器勻速運(yùn)轉(zhuǎn),確保電解液成分均勻,歷時(shí)60分鐘成功完成鍍層沉積。
全面深入的性能表征
沉積完成后,團(tuán)隊(duì)運(yùn)用多種現(xiàn)代分析儀器對(duì)鍍層進(jìn)行了全面“體檢”。X射線衍射圖譜中出現(xiàn)的典型非晶彌散峰,初步證實(shí)了非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的形成;掃描電鏡觀察顯示鍍層表面由納米級(jí)胞狀物組成,結(jié)構(gòu)致密均勻;EDS能譜分析確定了鍍層成分為Ni-19at%W,符合非晶形成成分要求。
在性能測(cè)試中,成果令人振奮:鍍層顯微硬度高達(dá)(550±15)HV,展現(xiàn)出卓越的力學(xué)性能;通過電化學(xué)工作站測(cè)試得到的自腐蝕電位為-0.25 V,腐蝕電流密度低至2.1×10?? A/cm²,這表明其耐腐蝕性能相較純鎳提升了一個(gè)數(shù)量級(jí),具備了作為高性能防護(hù)鍍層的巨大潛力。
知行合一,實(shí)踐收獲豐碩
“這次實(shí)踐讓我們真正體會(huì)到了材料科學(xué)的魅力,”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人感慨道,“從文獻(xiàn)上的公式圖表,到親手配置電解液、控制參數(shù)、觀察微觀結(jié)構(gòu),整個(gè)過程讓我們對(duì)專業(yè)知識(shí)有了更直觀和深刻的理解。當(dāng)看到測(cè)試數(shù)據(jù)證明我們制備的鍍層性能優(yōu)異時(shí),所有的辛苦都化作了巨大的成就感。”
此次“鍍護(hù)芯生”暑期社會(huì)實(shí)踐,不僅是一次成功的科研訓(xùn)練,更是一堂生動(dòng)的“課程思政”課。隊(duì)員們不僅提升了實(shí)驗(yàn)技能、數(shù)據(jù)分析能力和解決復(fù)雜工程問題的能力,更在協(xié)作中深化了團(tuán)隊(duì)精神,堅(jiān)定了為祖國(guó)新材料事業(yè)貢獻(xiàn)青春力量的決心。他們的工作為Ni-W非晶鍍層的進(jìn)一步應(yīng)用研究積累了寶貴的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn),也充分彰顯了長(zhǎng)安大學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力方面的顯著成效。
未來,團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將研究成果進(jìn)行整理并撰寫學(xué)術(shù)論文,繼續(xù)深化相關(guān)研究,努力將實(shí)驗(yàn)室的成果向?qū)嶋H應(yīng)用推動(dòng),用科技創(chuàng)新的力量,為“中國(guó)芯”的穩(wěn)健發(fā)展保駕護(hù)航。