【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)芯片廣泛應(yīng)用于通訊系統(tǒng)、工業(yè)控制、數(shù)字能源等領(lǐng)域。作為芯片核心部件之一的微開(kāi)關(guān)往往要求具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、高強(qiáng)度和疲勞抗力。盡管金及貴金屬合金因具有低電阻率和良好的可微加工性而廣泛用作半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)部件，但其較低的強(qiáng)度和疲勞性能已無(wú)法滿足高帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率的要求。開(kāi)發(fā)高性能微小金屬材料已成為超小型、高功率和低功耗的高端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)芯片制造領(lǐng)域中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
 

　　近期，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心的張廣平團(tuán)隊(duì)在前期新型金屬納米復(fù)合材料制備與力學(xué)行為研究工作基礎(chǔ)上(Acta Mater.,2021;Composites Part B,2022;Scripta Mater.,2023;Int. J. Plasticity,2024)，研發(fā)出超細(xì)尺度鎳/鎳鎢合金層狀復(fù)合材料，經(jīng)微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控后的材料拉伸強(qiáng)度高達(dá)1.9 GPa，疲勞強(qiáng)度比現(xiàn)有高性能鉑-金合金開(kāi)關(guān)用材料的疲勞強(qiáng)度提高17%。結(jié)合高分辨電鏡觀察及理論計(jì)算，團(tuán)隊(duì)揭示了這一新材料抗疲勞損傷的物理機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)，在疲勞加載過(guò)程中，新型納米復(fù)合材料的晶界弛豫提升了材料晶界穩(wěn)定性，機(jī)械誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)弛豫可削弱材料循環(huán)塑性應(yīng)變的局部累積，從而協(xié)同消耗材料的循環(huán)塑性。
 

　　相關(guān)結(jié)果以“Achieving high fatigue endurance of nanocrystalline Ni/Ni-W layered composites through thermally and mechanically-induced relaxations”為題，在Acta Materialia上進(jìn)行了詳細(xì)報(bào)道。沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心的博士研究生李梅月為論文第一作者，張廣平研究員和東北大學(xué)張濱教授為共同通訊作者。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)等項(xiàng)目資助。