
【电】 diffusion barrier
diffuse; pervasion; proliferate; spread
【计】 scattering
【化】 scatter
【医】 diffuse; diffusion; extensioin; generalization; generalize; irradiation
【医】 barrier
在材料科学与工程领域,"扩散障壁"(diffusion barrier)指通过物理或化学手段抑制原子/离子跨界面迁移的功能层。该术语常见于半导体制造、金属涂层和高温合金领域,其核心作用是阻止不同材料在高温或电场作用下发生互扩散,从而维持材料界面的稳定性。
扩散障壁的运作机制包含三方面特性:首先,晶体结构需具备高活化能路径,例如立方氮化钛(TiN)的密排立方晶格可阻碍铜原子迁移;其次,化学惰性界面能降低反应驱动力,如钽(Ta)在硅基板与铜导线间的钝化作用;最后,纳米级薄膜厚度(通常5-15nm)需在阻隔性能与导电性之间达成平衡。美国国家标准技术研究院(NIST)的研究表明,优化后的Ta/TaN叠层结构可使芯片互连结构的电迁移寿命提升300%以上。
在集成电路制造中,该技术已发展为14nm以下制程的关键工艺。英特尔在其技术白皮书中披露,采用原子层沉积(ALD)制备的钴基扩散障壁,成功将晶体管接触电阻降低至0.2Ω·μm量级。日本物质材料研究机构(NIMS)最新实验数据证实,二维材料二硫化钼(MoS₂)作为新型扩散障壁,在800℃高温环境下仍能保持完整的阻隔性能。
“扩散障壁”是一个组合词,结合“扩散”与“障壁”的含义,需从科学或技术角度进行解释。以下是综合分析:
扩散障壁指在特定系统中阻碍物质自由扩散的物理结构或机制,可能是天然存在的(如生物膜)或人工设计的(如材料涂层),其功能与“障壁”的阻挡特性密切相关。
如需更专业定义,建议参考材料科学、生物医学等领域的文献。
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