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一、作者及研究机构
该研究由Mao Wu、Lingling Chang、Lin Zhang、Xinbo He和Xuanhui Qu共同完成。主要研究机构包括北京科技大学先进材料与技术研究所（Institute for Advanced Materials and Technology, University of Science and Technology Beijing）和中国科学院微电子研究所硅器件与集成技术部（Silicon Device and Integration Technology Department, Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences）。研究发表于2017年5月的《Surface & Coatings Technology》期刊，卷号为325，页码范围490-495。

二、学术背景
该研究的主要科学领域为材料科学，特别是金属基复合材料（Metal Matrix Composites, MMC）的润湿机制及其在电子封装中的应用。随着电子工业的快速发展，电子元件的热管理成为关键问题。金刚石/铜（Diamond/Cu）复合材料因其高热导率（超过500 W/m·K）和低热膨胀系数（CTE），被认为是新一代电子封装散热材料的理想选择。然而，关于金刚石/铜复合材料的后处理技术（如钎焊）研究较少，因此开发可靠的钎焊技术对于其实际应用具有重要意义。
研究的主要目标是揭示AgCuTi活性合金在金刚石/铜复合材料表面的润湿机制，包括润湿动力学、驱动力、最终接触角（θf）以及三相线（triple line）的最终配置。研究还探讨了溶解润湿（dissolutive wetting）和化合物形成润湿（compound forming wetting）两种机制在复合材料表面润湿行为中的相互作用。

三、研究流程
1. 材料制备
- 使用火花等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）设备合成金刚石/铜复合材料。
- 基体材料为纯铜粉末（纯度99.9%），增强相为平均直径70 μm的合成MBD6型金刚石颗粒。
- 复合材料中金刚石的体积分数分别为30%、40%、50%和60%。
- 铜粉和金刚石颗粒在室温下通过三维振动研磨机混合，并在900-940 °C下烧结5分钟，压力为30 MPa。

1. 润湿实验

   • 采用静滴法（sessile drop method）在高真空系统中进行润湿实验。
     
   • 实验温度为880 °C，使用AgCu-3.5 at.% Ti合金作为润湿液体。
     
   • 基体材料包括纯铜、金刚石薄膜和金刚石/铜复合材料。
     
   • 实验过程中通过视频记录润湿过程，并使用软件自动分析接触角。
     

2. 界面表征

   • 润湿实验后，通过扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱（EDS）对界面微观结构和反应产物进行表征。
     
   • 特别关注AgCuTi合金与铜、金刚石及复合材料界面的反应层形成及扩散行为。

四、主要结果
1. AgCuTi合金在铜基体上的润湿行为
- AgCuTi/Cu系统属于溶解润湿系统，润湿速度快，最终接触角小于5°。
- 润湿过程分为两个阶段：非反应润湿阶段和溶解润湿阶段。溶解润湿阶段的主要驱动力是表面张力的变化和三相线区域的几何配置调整。
- SEM和EDS分析显示，铜在AgCuTi合金中的溶解导致界面区域形成透镜状的三相线区域。

1. AgCuTi合金在金刚石基体上的润湿行为

   • AgCuTi/金刚石系统属于化合物形成润湿系统，润湿时间较长，最终接触角约为8°。
     
   • 润湿过程分为三个阶段：快速反应阶段、缓慢扩散阶段和平衡阶段。反应产物为TiC化合物层，其横向生长速率远高于界面生长速率。
     

2. AgCuTi合金在金刚石/铜复合材料上的润湿行为

   • 复合材料表面的润湿行为介于纯铜和金刚石之间，最终接触角随金刚石体积分数的增加而增大。
     
   • 润湿过程分为四个阶段：快速润湿阶段、缓慢扩散阶段、快速扩散阶段和平衡阶段。
     
   • 润湿过程中，AgCuTi合金交替在铜相和金刚石相上扩展，最终形成不规则的三相线配置。

五、结论
该研究揭示了AgCuTi合金在金刚石/铜复合材料表面的润湿机制，证明其润湿行为主要由溶解润湿和化合物形成润湿两种机制的相互作用决定。初始润湿阶段主要由非反应润湿和溶解润湿控制，后期则由扩散限制的化合物形成润湿主导。复合材料表面的润湿表现出最高的最终接触角和中等长度的润湿时间。研究结果为金刚石/铜复合材料在电子封装中的应用提供了重要的理论基础和技术支持。

六、研究亮点
1. 首次系统研究了AgCuTi合金在金刚石/铜复合材料表面的润湿机制，填补了该领域的研究空白。
2. 揭示了溶解润湿和化合物形成润湿在复合材料表面润湿行为中的相互作用及其对润湿动力学的影响。
3. 提出了复合材料表面润湿的四个阶段模型，为理解金属液体在异质表面的润湿行为提供了新的视角。
4. 实验结果表明，复合材料表面的润湿行为可通过调节金刚石体积分数进行优化，为材料设计提供了重要参考。

七、其他有价值的内容
研究还对比了AgCuTi合金在铜、金刚石和复合材料表面的润湿行为，发现复合材料表面的润湿机制与单一材料表面有显著不同。此外，研究还讨论了复合材料表面润湿行为的潜在应用，例如在电子封装中的热管理材料设计和优化。

以上为该研究的详细学术报告，涵盖了研究背景、流程、结果、结论及亮点，为相关领域的研究人员提供了全面的参考。