采用磁控濺射方法在Si基底上制備了Au/Cu薄膜。利用掃描俄歇微探針(SAM)納米化分析技術進行表面成分分析與深度剖析，研究在真空環境中，紫外輻照、微氧氧含量及處理溫度等因素作用對Au/Cu薄膜界面結構的影響。實驗結果表明:環境溫度的升高，使薄膜內缺陷增加，為Cu原子的擴散提供了更多的擴散通道；紫外輻照產生了等同的熱效應，加劇了Cu原子在Au層中的擴散；微氧的存在誘導了Cu原子的擴散。三種因素協同作用下，誘導遷移擴散機制在室溫下形成，并于處理溫度達到100℃后趨于穩定。

　　電子元器件是構成航天飛行器、實現地面遙控不可缺少的組成部分，其可靠性是保證整機安全升空、長期運行的重要保證。然而長期在宇宙環境中工作的元器件，不可避免地會受到空間原子氧、熱循環和紫外輻照等低地球軌道空間環境因素的作用，可能引起某些元器件的密封破壞、管腳斷裂、內引線鍵合點脫開等而最終失效。因此，對構成電子元器件的電極材料特別是薄膜界面結構變化進行早期診斷，建立適當的評價方法，避免因失效造成飛行器的損失，具有十分重要的意義。

　　目前的失效評估方法都是宏觀參數的測量，很少涉及納米量級分析與對微觀失效機制的判斷。事實上成熟的表面分析儀器如掃描俄歇微探針(SAM)可以對器件在特定環境中的表面和界面化學結構變化進行跟蹤，能為研究器件失效機制提供可靠的數據。

　　本文采用了磁控濺射法在硅片上制備了Au/Cu薄膜。在自制真空設備中，通過改變溫度、含氧量、以及紫外輻照等方法，即部分模擬的太空環境對Au/Cu/Si薄膜樣品進行處理。同時運用SAM、原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(S℃M)等分析方法，研究薄膜表面和界面結構，界面層產物分布以及原子擴散過程。結果顯示了Au/Cu/Si體系的界面擴散和薄膜失效的聯系，這為進一步研究太空中電子元器件失效提供有益的參考。

1、實驗方法

　　1.1、真空環境模擬裝置

　　圖1為自制模擬低地球軌道空間環境的真空系統裝置示意圖，腔體內裝有一個輻照強度可調的低壓汞燈(如d所示)，可對樣品進行外太空紫外輻照的模擬；設有溫度控制系統(如f所示)，確保樣品在室溫到300℃范圍內加熱可調；整個系統與機械泵-渦輪分子泵相聯(如i，j所示)，以保持真空度達到1×10^-4 Pa，通過一個氣氛針形閥連接氧氣瓶使樣品獲得微氧環境的工作條件(如b，c所示)。

圖1　真空環境模擬裝置示意圖

　　1.2、樣品制備與處理

　　采用JCP-350三靶磁控濺射系統，以單晶Si片為基底，本底真空度保持為6.5×10^-4 Pa，濺射氣氛為Ar氣，濺射氣壓1.6Pa。依次沉積Cu和Au，形成Au(100~300nm)/Cu(100nm)/Si復膜試樣。制備好的復膜試樣在上述真空環境模擬裝置中分別按以下五種實驗條件進行處理(表1)。

表1　實驗內容參數

結論

　　(1)環境溫度的升高使薄膜內缺陷增加，為Cu原子的擴散提供了更多的擴散通道；

　　(2)紫外輻照產生了等同的熱效應，加劇了Cu原子在Au層中的擴散；

　　(3)微氧的存在誘導了Cu原子的擴散；

　　(4)在微氧、紫外輻照和環境溫度協同作用下，誘導擴散機制在室溫下形成，并于環境溫度達到100℃后趨于穩定。