Co je difúzní bariéra?

Difúzní bariéra je obvykle tenká vrstva materiálu použitého k zabránění difúze. K difúzi dochází, když se molekuly pohybují z oblasti vysoké koncentrace do oblasti nízké koncentrace, takže v obou oblastech dochází ke stejnému počtu. K difuzi dochází, ať jsou molekuly v plynném, kapalném nebo pevném stavu a mohou vést ke kontaminaci jednoho produktu druhým.

Difuzní bariéra je obvykle jen mikrometrová tenká a používá se ke zvýšení trvanlivosti výrobků obsahujících kov zpomalením jejich poškození z jiných produktů v okolí. Tyto typy bariér se používají v různých komerčních aplikacích, takže efektivní a levné bariéry jsou velmi žádané, zejména v elektronickém průmyslu. Ačkoli existují difúzní bariéry pro kyslík a vodík, většina difúzních bariér jsou kovy.

Dobrá difúzní bariéra má fyzikální a chemické vlastnosti, které se liší v závislosti na kovových složkách použitých k vytvoření bariéry. Čím tenčí je difúzní bariéra a čím rovnoměrnější je povlak, tím je bariéra účinnější. Kovy v bariéře musí být nereaktivní na materiály kolem ní, aby se nerozptylovaly a neporušovaly kovy, které má bariéra chránit. Dále musí být difúzní bariéra schopna pevně držet se toho, co chrání, aby poskytla bezpečnou bariéru, která bude zcela zabránit difúzi jakýmikoli molekulami.

Různé materiály používané k výrobě difúzních bariér nabízejí různé výhody a je třeba věnovat pozornost optimalizaci tloušťky, reaktivity a přilnavosti bariéry. Kovy se liší svou reaktivitou a přilnavostí, přičemž některé kovy poskytují vysoký stupeň nereaktivity, ale nízkou přilnavost nebo naopak. Některé bariéry mohou mít více vrstev, aby vyhovovaly potřebě nereaktivních i adhezivních kovů. Alternativně může být k vytvoření bariéry použita kombinace kovů, nazývaná slitiny. Při vytváření difúzních bariér bylo použito mnoho kovů, včetně hliníku, chrómu, niklu, wolframu a manganu.

Difuzní bariéry se běžně používají při výrobě elektroniky po celá desetiletí. Používají se k zachování integrity vnitřních měděných kabelů od silikátové izolace, která jej obklopuje. To slouží k prodloužení životnosti elektronického zařízení tím, že se zamezí selhání obvodu, ke kterému by došlo, kdyby měď a oxid křemičitý přišly do styku. Dosud technologie pro vytváření a ukládání difúzních bariér umožňovala zvýšenou rychlost spotřební elektroniky; nicméně, nové slitiny a techniky depozice bariéry jsou zkoumány pro použití v nových generacích elektroniky.