Интерметаллид золота и алюминия — это тип интерметаллического соединения золота и алюминия, который обычно образуется при контакте между двумя металлами. Интерметаллиды золота и алюминия обладают свойствами, отличными от отдельных металлов, такими как низкая проводимость и высокая температура плавления, в зависимости от их состава. Из-за разницы плотностей металлов и интерметаллидов рост интерметаллидных слоев вызывает уменьшение объема и, следовательно, создает разрывы в металле вблизи границы раздела золота и алюминия. [1]
Образование зазоров снижает прочность металлического соединения, что может привести к механическому разрушению соединения, вызывая проблемы, которые интерметаллиды вызывают в металлических соединениях. В микроэлектронике эти свойства могут вызвать проблемы при соединении проводов .
Основными образующимися соединениями обычно являются Au 5 Al 2 (белая чума) и AuAl 2 (пурпурная чума), оба из которых образуются при высоких температурах, затем Au 5 Al 2 и AuAl 2 могут в дальнейшем вступать в реакцию с Au с образованием более стабильного соединения Au. 2 Ал. [2]
Au 5 Al 2 имеет низкую электропроводность и относительно низкую температуру плавления. Образование Au 5 Al 2 в месте соединения вызывает увеличение электрического сопротивления, что может привести к электрическому отказу. [3] Au 5 Al 2 обычно образуется из 95% Au и 5% Al по массе, его температура плавления составляет около 575 °C, что является самым низким показателем среди основных интерметаллических соединений золота и алюминия. AuAl 2 представляет собой ярко-фиолетовое соединение, хрупкое, его состав составляет около 78,5% Au и 21,5% Al по массе.
AuAl 2 — наиболее термически стабильная разновидность интерметаллидов Au–Al, имеет температуру плавления 1060 °C (см. фазовую диаграмму), что соответствует температуре плавления чистого золота. AuAl 2 может реагировать с Au, поэтому его часто заменяют Au 2 Al, веществом коричневого цвета, которое образуется при составе 93% Au и 7% Al по массе. Он также является плохим проводником и может вызвать электрический отказ соединения, что в дальнейшем приведет к механическому повреждению.
При более низких температурах, около 400–450 °С, на стыке происходит процесс взаимной диффузии , приводящий к образованию слоев различных золото-алюминиевых интерметаллидов с разной скоростью роста. Разрывы образуются по мере того, как более плотные и быстрорастущие слои поглощают более медленно растущие слои. Этот процесс известен как образование пустот Киркендалла , которое приводит как к увеличению электрического сопротивления, так и к механическому ослаблению проводной связи. Когда пустоты образуются вдоль фронта диффузии, этому процессу способствуют загрязнения, присутствующие в решетке, и он известен как образование пустот Хорстингса, которое аналогично процессу образования пустот Киркендалла.