郝建民,俞茂兰,陈永楠,陈宏

(长安大学材料表面强化研究所,西安710054)

近年来,等离子技术已成为微电子、半导体、航天、冶金等产业的关键技术,在灭菌、消毒、表面改性和同位素分离等方面创造了极大的经济效益[1—3]。常压等离子体射流(APPJ)具有易操作、活性粒子含量高、能耗低等优点,被广泛用于刻蚀、表面改性及表面灭菌[4—7]。

由于铜具有良好的导热性、导电性和较低的价格,因此广泛应用于电器设备。然而,暴露在空气中时,铜表面易氧化,从而降低其导电性能和机械性能。针对铜的抗氧化性能做过很多研究,其中常压等离子还原是目前研究的主导方向。Sawada等[8—9]用氦-氢常压介质阻挡放电(DBD)等离子体还原Cu2O,当基体温度为100℃时还原速率达到10 nm/min。Satomi Tajima等[10]研究了大气压电感耦合等离子体在不同的输入功率下对铜氧化物的还原作用,结果表明:表层的化学成分随输入功率的增大而改变,当输入功率达到50 W时,等离子体中存在高密度的活性氢原子,CuO的还原速率达到493 nm/min。然而,由于等离子体源、工作介质、工作压力、放电参数、反应器等的差异,目前对常压等离子还原金属氧化物的机理研究较少。

因此,本研究采用常压等离子还原方法,对氧化铜进行还原。利用常压等离子体还原氧化铜,不仅能够克服铜因氧化导致导电性能和机械性能降低的问题,同时由于等离子处理仅涉及到表面10 nm,不影响材料其他性能[11],因而具有较大的经济效益和科学价值。本文通过研究等离子还原介质和还原时间对铜氧化层还原的影响讨论等离子体的基本还原过程。……