同位素示踪法研究铜薄膜在水汽中的氧化传质机理

曹思; 龚佳; 钟澄; 李劲; 蒋益明

doi:10.7498/aps.60.078101

摘要

采用H162O/H182O接续氧化并结合同位素示踪方法,研究了铜薄膜在水汽中氧化的传质机理.将真空热蒸发制备的铜薄膜样品,分别在H162O,H182O中以及H162O/H182O接续进行氧化处理;利用X射线衍射(XRD)研究了氧化产物的形态和结构

关键词:

In this paper, a new method is proposed to investigate the transport mechanism of copper thin film oxidation in water vapor using H162O/H182O isotopic labeling. Copper thin films are prepared on glass substrates by vacuum deposition. The structure of copper oxide film is analysed by X-ray diffraction (XRD). The distributions of16O and18O in the oxide film are analysed by secondary ion mass spectroscopy (SIMS). The results demonstrate that the transport mechanism of copper film oxidation is short-circuit diffusion mechanism.

Keywords:

作者及机构信息

1.
复旦大学材料科学系,上海 200433

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50871031,50701010),上海市自然科学基金(批准号:09ZR1402600)和上海市基础研究重点项目(批准号:09JC1401600)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Department of Materials Science, Fudan University, Shanghai 200433, China

参考文献

[1]	Zhang X, Liu M X, Gao Y, Wang C L, Wang Z W, Zhang X 2006 Chin. Phys. 15 2746
[2]	Wu G M, Wang J, Tang X F, Gu M, Chen L Y, Shen J 2000 Acta Phys. Sin. 49 1015 (in Chinese) [吴广明、王珏、汤学峰、顾牡、陈玲燕、沈军 2000 物理学报 49 1015] 〖3] Nagai N, Hironaka T, Imai T, Harada T, Nishimura M, Mimori R, Ishida H 2001 Appl. Surf. Sci. 171 101
[3]	Abdul-Hak A, Ahrens C, Hasse W, Ullmann J 1997 Microelectron. Eng. 37-38 205
[4]	Yu Y J, Kim J G, Cho S H, Boo J H 2003 Surf. Coat. Technol. 162 161
[5]	Wang X J, Liang C J, Guan K P, Li D H, Nie Y X, Zhu S Q, Huang F, Zhang W W, Cheng Z W 2008 Chin. Phys. B 17 3512
[6]	Aastrup T, Wadsak M, Schreiner M, Leygraf C 2000 Corros. Sci. 42 1539
[7]	Asami K, Moriya T, Hashimoto K, Masumoto T 2002 Corros. Sci. 44 331
[8]	Guenbour A, Kacemi A, Benbachir A 2000 Prog. Org. Coat. 39 151
[9]	Steigerwald J M, Murarka S P, Gutmann R J, Duquette D J 1995 Mater. Chem. Phys. 41 217
[10]	Blajiev O L, Breugelmans T, Pintelon R, Hubin A 2006 Electrochim. Acta 51 1403
[11]	Tan K S, Wharton J A, Wood R J K 2005 Wear 258 629
[12]	Zhou G D, Kamkin A N, Liao Q Q 2001 Acta Phys. Chim. Sin. 17 614 (in Chinese)[周国定、Kamkin A N、廖强强 2001 物理化学学报 17 614]
[13]	Itoh J, Sasaki T, Seo M, Ishikawa T 1997 Corros. Sci. 39 193
[14]	Wadsak M, Aastrup T, Odnevall Wallinder I, Leygraf C, Schreiner M 2002 Corros. Sci. 44 791
[15]	Luo Y F, Jiang Y M, Zhong C, Zhang L, Yan X J, Li J 2007 Acta Phys. Sin. 56 6722(in Chinese) [罗宇峰、蒋益明、钟澄、张莉、严学俭、李劲 2007 物理学报 56 6722]
[16]	Xie X J, Zhu Q S, Fan H, Cao S A, Pan L, Gong X J, Peng K R 2005 Corros. Sci. Prot. Technol. 17 429(in Chinese) [谢学军、朱庆胜、樊华、曹顺安、潘玲、龚洵洁、彭珂如 2005 腐蚀科学和防护技术 17 429]
[17]	Zheng Y X, Zhao H Y, Ye Y Z, Zhong J S, Xia Z Z, Wu G F 2007 Gas Heat 27 35(in Chinese) [郑永新、赵恒谊、叶远璋、钟家淞、夏昭知、伍国福 2007 煤气与热力 27 35]
[18]	Chen J H 2000 Power Station Auxil. Equip. 4 33(in Chinese) [陈娟华 2000 电站辅机 4 33]
[19]	Gong J, Jiang Y M, Zhong C, Deng B, Liu P, Li J 2009 Acta Phys. Sin. 58 1305(in Chinese) [龚佳、蒋益明、钟澄、邓博、刘平、李劲 2009 物理学报 58 1305]
[20]	Wermer H W 1976 Acta Electron. 19 53

施引文献

[1]	Zhang X, Liu M X, Gao Y, Wang C L, Wang Z W, Zhang X 2006 Chin. Phys. 15 2746
[2]	Wu G M, Wang J, Tang X F, Gu M, Chen L Y, Shen J 2000 Acta Phys. Sin. 49 1015 (in Chinese) [吴广明、王珏、汤学峰、顾牡、陈玲燕、沈军 2000 物理学报 49 1015] 〖3] Nagai N, Hironaka T, Imai T, Harada T, Nishimura M, Mimori R, Ishida H 2001 Appl. Surf. Sci. 171 101
[3]	Abdul-Hak A, Ahrens C, Hasse W, Ullmann J 1997 Microelectron. Eng. 37-38 205
[4]	Yu Y J, Kim J G, Cho S H, Boo J H 2003 Surf. Coat. Technol. 162 161
[5]	Wang X J, Liang C J, Guan K P, Li D H, Nie Y X, Zhu S Q, Huang F, Zhang W W, Cheng Z W 2008 Chin. Phys. B 17 3512
[6]	Aastrup T, Wadsak M, Schreiner M, Leygraf C 2000 Corros. Sci. 42 1539
[7]	Asami K, Moriya T, Hashimoto K, Masumoto T 2002 Corros. Sci. 44 331
[8]	Guenbour A, Kacemi A, Benbachir A 2000 Prog. Org. Coat. 39 151
[9]	Steigerwald J M, Murarka S P, Gutmann R J, Duquette D J 1995 Mater. Chem. Phys. 41 217
[10]	Blajiev O L, Breugelmans T, Pintelon R, Hubin A 2006 Electrochim. Acta 51 1403
[11]	Tan K S, Wharton J A, Wood R J K 2005 Wear 258 629
[12]	Zhou G D, Kamkin A N, Liao Q Q 2001 Acta Phys. Chim. Sin. 17 614 (in Chinese)[周国定、Kamkin A N、廖强强 2001 物理化学学报 17 614]
[13]	Itoh J, Sasaki T, Seo M, Ishikawa T 1997 Corros. Sci. 39 193
[14]	Wadsak M, Aastrup T, Odnevall Wallinder I, Leygraf C, Schreiner M 2002 Corros. Sci. 44 791
[15]	Luo Y F, Jiang Y M, Zhong C, Zhang L, Yan X J, Li J 2007 Acta Phys. Sin. 56 6722(in Chinese) [罗宇峰、蒋益明、钟澄、张莉、严学俭、李劲 2007 物理学报 56 6722]
[16]	Xie X J, Zhu Q S, Fan H, Cao S A, Pan L, Gong X J, Peng K R 2005 Corros. Sci. Prot. Technol. 17 429(in Chinese) [谢学军、朱庆胜、樊华、曹顺安、潘玲、龚洵洁、彭珂如 2005 腐蚀科学和防护技术 17 429]
[17]	Zheng Y X, Zhao H Y, Ye Y Z, Zhong J S, Xia Z Z, Wu G F 2007 Gas Heat 27 35(in Chinese) [郑永新、赵恒谊、叶远璋、钟家淞、夏昭知、伍国福 2007 煤气与热力 27 35]
[18]	Chen J H 2000 Power Station Auxil. Equip. 4 33(in Chinese) [陈娟华 2000 电站辅机 4 33]
[19]	Gong J, Jiang Y M, Zhong C, Deng B, Liu P, Li J 2009 Acta Phys. Sin. 58 1305(in Chinese) [龚佳、蒋益明、钟澄、邓博、刘平、李劲 2009 物理学报 58 1305]
[20]	Wermer H W 1976 Acta Electron. 19 53

[1]	马光鹏, 龚振权, 聂梦娇, 曹慧群, 屈军乐, 林丹樱, 于斌. 用于三维单颗粒示踪的多焦面双螺旋点扩散函数显微研究. 物理学报, 2024, 0(0): . doi: 10.7498/aps.73.20240271
[2]	邸淑红, 张阳, 杨会静, 崔乃忠, 李艳坤, 刘会媛, 李伶利, 石凤良, 贾玉璇. 铷簇同位素效应的量化研究. 物理学报, 2023, 72(18): 182101. doi: 10.7498/aps.72.20230778
[3]	张婷贤, 李冀光, 刘建鹏. Al+离子3s2 1S0→3s3p 3,1P1o跃迁同位素偏移的理论研究. 物理学报, 2018, 67(5): 053101. doi: 10.7498/aps.67.20172261
[4]	王茗馨, 王美山, 杨传路, 刘佳, 马晓光, 王立志. 同位素效应对H+NH→N+H2反应的立体动力学性质的影响. 物理学报, 2015, 64(4): 043402. doi: 10.7498/aps.64.043402
[5]	任桂明, 郑圆圆, 王丁, 王林, 谌晓洪, 王玲, 马敏, 刘华兵. 氢化氧化铝的同位素效应研究. 物理学报, 2014, 63(23): 233104. doi: 10.7498/aps.63.233104
[6]	夏文泽, 于永江, 杨传路. 同位素取代和碰撞能对N(4S)+H2反应立体动力学性质的影响. 物理学报, 2012, 61(22): 223401. doi: 10.7498/aps.61.223401
[7]	焦朋, 郭建友, 方向正. 偶偶 Ra 同位素的八极形变研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2369-2374. doi: 10.7498/aps.59.2369
[8]	许燕, 赵娟, 王军, 刘芳, 孟庆田. 碰撞能和同位素取代对H+BrF→HBr+F反应立体动力学影响的理论研究. 物理学报, 2010, 59(6): 3885-3891. doi: 10.7498/aps.59.3885
[9]	令狐荣锋, 徐梅, 王晓璐, 吕兵, 杨向东. Ne原子与H2分子碰撞的同位素替代效应研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2416-2422. doi: 10.7498/aps.59.2416
[10]	刘新国, 孙海竹, 刘会荣, 张庆刚. O++H2及其同位素取代反应的立体动力学研究. 物理学报, 2010, 59(11): 7796-7802. doi: 10.7498/aps.59.7796
[11]	沈光先, 汪荣凯, 令狐荣锋, 杨向东. He同位素与H2分子碰撞第二振动激发分波截面的理论研究. 物理学报, 2009, 58(6): 3827-3832. doi: 10.7498/aps.58.3827
[12]	孔浩, 刘新国, 许文武, 梁景娟, 张庆刚. He+H+2及其同位素取代反应的立体动力学研究. 物理学报, 2009, 58(10): 6926-6931. doi: 10.7498/aps.58.6926
[13]	龚佳, 蒋益明, 钟澄, 邓博, 刘平, 李劲. Si在水汽中氧化传质机制的H218O/H216O同位素示踪研究. 物理学报, 2009, 58(2): 1305-1309. doi: 10.7498/aps.58.1305
[14]	张玉美, 许甫荣. 丰中子氮同位素β-衰变的理论研究. 物理学报, 2008, 57(8): 4826-4832. doi: 10.7498/aps.57.4826
[15]	沈光先, 汪荣凯, 令狐荣锋, 杨向东. 不同能量的氦原子与同位素分子H2(D2，T2)碰撞分波截面的理论计算. 物理学报, 2008, 57(1): 155-159. doi: 10.7498/aps.57.155
[16]	罗文浪, 阮文, 张莉, 谢安东, 朱正和. 氢同位素氚水T2O(X1A1)的解析势能函数. 物理学报, 2008, 57(8): 4833-4839. doi: 10.7498/aps.57.4833
[17]	沈光先, 汪荣凯, 令狐荣锋, 杨向东. 3He(4He)与H2分子碰撞的同位素效应研究. 物理学报, 2008, 57(6): 3452-3457. doi: 10.7498/aps.57.3452
[18]	刘红平, 郭远清, 刘效庸, 林洁丽, 李奉延, 李津蕊, 刘煜炎. 15N16O的激光磁共振谱与同位素分子15N17O和15N18O的光谱分析. 物理学报, 1999, 48(11): 2030-2037. doi: 10.7498/aps.48.2030
[19]	陈寿面, 王震遐, 潘冀生, 郑里平. 同位素择尤溅射角分布研究. 物理学报, 1989, 38(11): 1785-1791. doi: 10.7498/aps.38.1785
[20]	马兴孝. 激光分离同位素的动力学. 物理学报, 1979, 28(1): 1-14. doi: 10.7498/aps.28.1

计量

文章访问数: 7126
PDF下载量: 703
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板