- 文献综述（或调研报告）：
文献阅读报告：金属晶须生长行为的第一性原理计算现状
12015132 刘冀洋
指导教师：于金
摘要：本文献阅读报告简要介绍了金属晶须的形貌及生长阶段的生长行为，以及应力、基体材料、镀层厚度等因素对其生长的影响，概括了目前关于其生长机制的一些观点，如位错机制、压应力机制、再结晶机制、氧化膜破裂机制等，并回顾了第一性原理在金属晶须生长行为中的一些应用，如表面能的计算及电子性质的计算。最后提出了自己的一些看法。
关键词：金属晶须，生长行为，生长机制，第一性原理
引言
晶须是一种纤维状的单晶，有均匀的横截面积，内外结构高度完整，直径通常20 nm~100 mu;m之间，长径比一般在5~1 000以上。锡晶须是一种典型的金属晶须，它的长度波动范围从几微米到几百微米，直径在0.05~10mu;m。此外，常温下镉、锌的表面，以及高温下铝的表面也被观察到发生金属晶须的自发生长。[1,2]
研究学者认为锡晶须一般从电镀锡薄膜的表层自发生长[1]，但有关大块锡表面的晶须生长却鲜有报道。最近有研究表明在一些特定场合锡晶须是可以自发生长的，例如锡晶须可以在稀土化合物（CeSn3、LaSn3、(La0.4Ce0.6)Sn3 及ErSn等）上自发生长，在MAX相中，也有锡晶须自发生长的报道。[1,3,14]
由于Sn 晶须具有较高的强度、刚度和高电流负载能力，所以Sn 晶须容易直接造成电路中相邻引脚之间暂时性或永久性的短路。Sn 晶须在静电或气流作用下可能变形弯曲，在电子设备运动中可能脱落造成短路或损坏。在低气压环境中，Sn 晶须与邻近导体之间甚至可能发生电弧放电，造成严重破坏。[3]
据报道[3]，在一些需要长时间工作的装置，例如心脏起搏器、雷达、导弹、卫星及核装置都出现过因Sn 晶须导致短路而引发的事故。随着电子产品封装密度的不断提高，抑制Sn晶须的生长已经成为无铅化进程中一个亟待解决的问题。为此，需要进一步找到抑制其生长的有效方法。
近年来，有关锡晶须的研究逐渐成为人们关注的热点，图1为1998-2017年Web of Science数据库中各年发表的有关“Sn whisker”的文章数目（关键词为“Sn whisker”，检索字段为“主题”，由于2018年未结束，人工筛选截至2017年20年内数据），图2为1996-2017年Web of Science数据库中各年发表的有关“whisker AND first principle”的文章数目（关键词为“whisker AND first principle”，检索字段为“主题”，由于2018年未结束，人工筛选截至2017年20年内数据）。相比较两图而言，虽然对锡晶须的研究整体呈上升趋势，然而从理论的角度探索锡晶须的生长还处于一个发展阶段，所以本项目具有一定的研究价值。
