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金鋁合金

金鋁合金是金和鋁形成的合金，是一類金屬間化合物。這類化合物和各自的金屬相比有着不同的性質，會導致微電子器件打線接合出現問題。最常見的兩種化合物是Au5Al2和AuAl2，它們可以在較高的溫度（>340 °C）下形成。[2]金鋁合金可以被四種鹵素腐蝕，有人對其與碘的反應做了研究，碘與AuxAly中的鋁反應，生成AlI3，金也會反應生成AuI，但AuI會迅速和鋁發生置換反應，還原出金。在水和氧的存在下，AlI3進一步轉化為Al2O3或Al(OH)3。[3]

白疫
英文名 White plague
識別
CAS號 12522-66-6  checkY
性質
化學式 Au5Al2
外觀 黃褐色固體[1]
密度 14.94 g·m−3
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

白疫

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白疫既是化合物Au5Al2的名稱，[4]也是這種化合物在意料之外生成所帶來的問題。Au5Al2的電導率低，在接頭處生成會使電阻升高，可能引起電子器件失效。當金和鋁接觸時，Au5Al2在125 °C時便可形成，並且隨着溫度的升高，形成速度加快；隨着時間的延長，會有其它相（如Au4Al、Au2Al）生成。[5]

紫疫

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紫疫
 
英文名 Purple plague
識別
CAS號 12004-03-4   Y
性質
化學式 AuAl2
外觀 紫色固體[1]
密度 7.64 g·m−3
熔點 1,060 °C（1,330 K）[6]
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

紫疫[7]對應的化合物是AuAl2，又稱紫金，於1892年被發現，[8]它可由78.5%的金和21.5%的鋁（均為質量比）反應得到。[9]AuAl2是金鋁金屬間化合物中最穩定的，熔點高達1060 °C。它在生成時體積變小，在金鋁界面產生空腔。也有文章研究了紫疫形成過程的力學性質變化。[10]AuAl2和同族的Ga、In的金屬間化合物AuGa2、AuIn2一樣，具有螢石（CaF2）結構。[11]

其它化合物

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金和鋁還能形成其它化合物：[1][12][13]

  • Au8Al3：可由金屬單質直接化合得到，CAS號37352-45-7。
  • Au4Al：黃褐色固體，密度16.52 g/m3，晶胞體積 331.5 Å3，CAS號12003-05-3。
  • Au2Al：灰色固體，密度14.53 g/m3，晶胞體積176.2 Å3，CAS號12250-39-4。該化合物已知有三種相，如高溫下的MoSi2晶型以及另外兩種正交的扭曲MoSi2晶型。[14]
  • AuAl：白色固體，密度10.94 g/m3，晶胞體積135.3 Å3，CAS號12250-38-3。該化合物具有單斜晶系，扭曲的MnP晶型。[15]

金和鋁除了形成金屬間化合物外，其陰離子簇或陽離子簇也有報道。金屬間化合物及簇合物已有用於一氧化碳催化氧化的研究。[16]

另見

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參考文獻

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Xueren Zhang, Tong Yan Tee. Numerical and experimental correlation of high temperature reliability of gold wire bonding to intermetallics (Au/Al) uniformity. Thin Solid Films. 2006-05, 504 (1-2): 355–361 [2018-11-27]. ISSN 0040-6090. doi:10.1016/j.tsf.2005.09.121. （原始內容存檔於2018-06-13）. 
  2. ^ Ulrich Leute: Physik und ihre Anwendungen in Technik und Umwelt. Hanser Verlag, 2004, ISBN 3-446-22884-5, S. 168.
  3. ^ Vadimas Verdingovas, Lutz Müller, Morten Stendahl Jellesen, Flemming Bjerg Grumsen, Rajan Ambat. Effect of iodine on the corrosion of Au–Al wire bonds. Corrosion Science. 2015-08, 97: 161–171 [2018-11-27]. ISSN 0010-938X. doi:10.1016/j.corsci.2015.05.003. （原始內容存檔於2018-06-28）. 
  4. ^ 註釋：Au和Al按1:1化學計量比化合，得到的AuAl是白色的；Au5Al2是黃褐色的固體。
  5. ^ C. Xu, T. Sritharan, S.G. Mhaisalkar. Thin film aluminum–gold interface interactions. Scripta Materialia. 2007-03, 56 (6): 549–552 [2018-11-27]. ISSN 1359-6462. doi:10.1016/j.scriptamat.2006.09.038. （原始內容存檔於2018-06-27）. 
  6. ^ Lee, Yong Keun. Thermodynamic study of the liquid aluminum-gold system（日語）. Tohoku Daigaku Senko Seiren Kenkyusho Iho 1969, V25(1), P1-8 CAPLUS
  7. ^ 英語中又稱「羅伯茨-奧斯汀紫金」（Roberts-Austen's purple gold）或「紫色死亡」（purple death）
  8. ^ Roberts-Austen WC. Proc R Soc London. 1892, 50: 367.
  9. ^ Okamoto, Ryuzo; Nohara, Ken. Amorphous aluminum-gold alloy（日語）. JP 04176846 A. (Source: Jpn. Kokai Tokkyo Koho) 1992-6-24. CODEN:JKXXAF
  10. ^ Junhui Li, Lei Han, Jue Zhong. Short-circuit diffusion of ultrasonic bonding interfaces in microelectronic packaging. Surface and Interface Analysis. 2008, 40 (5): 953–957 [2018-11-27]. ISSN 0142-2421. doi:10.1002/sia.2840 （英語）. 
  11. ^ K. Nishimura, M. Kakihana, F. Suzuki, T. Yara, M. Hedo, T. Nakama, Y. Ōnuki, H. Harima. Fermi surfaces properties of AuAl 2 , AuGa 2 , and AuIn 2 with the CaF 2 -type cubic structure. Physica B: Condensed Matter. 2018-05, 536: 588–596 [2018-11-27]. ISSN 0921-4526. doi:10.1016/j.physb.2017.10.057. （原始內容存檔於2018-06-13）. 
  12. ^ Kolesnikov, D. P.; Andrushko, A. F.; Sukhinina, E. I. Interaction of aluminum with gold in thin films（俄文）. Fizika Metallov i Metallovedenie, 1972. 34 (3): 529-534. ISSN:0015-3230
  13. ^ O. Coreño-Alonso. Unit cell volume of intermetallic compounds calculated using volume size factors. Intermetallics. 2006-05, 14 (5): 475–482 [2018-11-27]. ISSN 0966-9795. doi:10.1016/j.intermet.2005.05.014. （原始內容存檔於2018-06-10）. 
  14. ^ Puselj, M.; Schubert, K. Crystal structure of the phases gold-aluminum (Au2Al)(h), (Au2Al1-)(r), and (AuAl1+)(r)（德文）. Journal of the Less-Common Metals, 1974, 35 (2): 259-266
  15. ^ K. Frank, K. Schubert. Kristallstruktur von AuAl. Journal of the Less Common Metals. 1970-11, 22 (3): 349–354 [2018-11-27]. ISSN 0022-5088. doi:10.1016/0022-5088(70)90085-8. （原始內容存檔於2018-07-03）. 
  16. ^ Ling Guo, Xiaoyu An, Shuying Li, Aixia Li. CO oxidation mechanism on AlAun. Journal of Molecular Structure. 2015-04, 1085: 1–12 [2018-11-28]. ISSN 0022-2860. doi:10.1016/j.molstruc.2014.11.075. （原始內容存檔於2018-11-28）. 

拓展閱讀

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  1. Yan-Fang Li, Yang Li, Xiao-Yu Kuang. Probing the structural and electronic properties of bimetallic Group-III metal-doped gold clusters: AunM2 (M = Na, Mg, Al; n = 1–8). The European Physical Journal D. 2013-07, 67 (7) [2018-11-27]. ISSN 1434-6060. doi:10.1140/epjd/e2013-40039-0. （原始內容存檔於2018-11-27） （英語）. 
  2. Ono, Yasuhide; Shimizu, Isao; Imasato, Eiichiro. Temperature dependence of Au-Al bond corrosion by bromine（日語）. Yosetsu Gakkai Ronbunshu. 1998. 16 (3): 312-318. ISSN: 0288-4771
  3. Alka B. Garg, B. K. Godwal, S. Meenakshi, P. Modak, R. S. Rao, S. K. Sikka, V. Vijayakumar, A. Lausi, E. Bussetto. Electronic topological transition in AuX2 (X = In, Ga and Al) compounds at high pressures. Journal of Physics: Condensed Matter. 2002, 14 (44): 10605 [2018-11-27]. ISSN 0953-8984. doi:10.1088/0953-8984/14/44/341. （原始內容存檔於2019-07-01） （英語）. 
  4. Angela Furrer, Matteo Seita, Ralph Spolenak. The effects of defects in purple AuAl2 thin films. Acta Materialia. 2013-05, 61 (8): 2874–2883 [2018-11-27]. ISSN 1359-6454. doi:10.1016/j.actamat.2013.01.029. （原始內容存檔於2018-11-27）. 
  5. Yan Wang, Zhengfeng Zhao, Bo Wu. Influence of Ni or Pt addition on dealloying behavior of Al2Au-based precursors in a NaOH aqueous solution. Journal of Alloys and Compounds. 2014-02, 587: 387–392 [2018-11-27]. ISSN 0925-8388. doi:10.1016/j.jallcom.2013.10.224. （原始內容存檔於2019-07-01）. 
  6. Minho O, Masanori Kajihara. Kinetics of Solid-State Reactive Diffusion between Au and Al. MATERIALS TRANSACTIONS. 2011, 52 (4): 677–684 [2018-11-27]. ISSN 1345-9678. doi:10.2320/matertrans.m2010433. （原始內容存檔於2018-06-03） （英語）. 
  7. Chinagandham Rajesh, Chiranjib Majumder. Oxidation of Al doped Au clusters: A first principles study. The Journal of Chemical Physics. 2009-06-21, 130 (23): 234309 [2018-11-27]. ISSN 0021-9606. doi:10.1063/1.3149849. （原始內容存檔於2019-07-01） （英語）. 
  8. Van der Lingen E. Aspects of coloured precious metal intermetallic compounds （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2014, 114(2): 137-144.

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