CÁLCULOS AB-INITIO DE PARÁMETROS ENERGÉTICOS INVOLUCRADOS EN EL MODELADO TERMODINÁMICO DEL SISTEMA CU-IN-SN UTILIZANDO MODELOS TERMODINÁMICOS CON SUBREDES

S. RAMOS DE DEBIAGGI; G. CABEZA; S. SOMMADOSSI; A. FERNÁNDEZ GUILLERMET

XI IBEROMET- X CONAMET - SAM 2010

Conferencia; XI IBEROMET- X CONAMET - SAM 2010; 2010

SOCHIM

v:* {behavior:url(#default#VML);} o:* {behavior:url(#default#VML);} w:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} v:* {behavior:url(#default#VML);} o:* {behavior:url(#default#VML);} w:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} La aleación eutéctica In48%-Sn es de interés por su aplicación como material de soldadura en uniones por difusión libres de Pb. Cuando esta aleación se calienta en contacto con Cu, material de contacto típico en dispositivos electrónicos, se forman en la zona de unión varias fases intermetálicas (FIs) que poseen altos puntos de fusión, otorgando así estabilidad térmica a la unión así creada. A los efectos de caracterizar las propiedades termodinámicas de las FIs relevantes que aparecen en la zona de unión, resulta de utilidad el uso de técnicas de modelado termodinámico. Algunas de las FIs que ocurren en el sistema Cu-In-Sn han sido tratadas previamente [Ishida]  utilizando  modelos que pueden considerarse aplicaciones específicas  del denominado “compound energy formalism” (CEF) [M. Hillert et al. Calphad 33 (2009), pp. 227-232]. En particular, cuando se aplica el CEF a este sistema  ciertas fases pueden  tratarse mediante un modelo con dos subredes del tipo  (Cu)a(In,Sn)b, mientras que otras FIs que se originan en los subsistemas Cu-In y Cu-Sn requieren modelos con  tres subredes del tipo (Cu)a(In,Sn)b(In)c ó (Cu)a(In,Sn)b(Sn)c, respectivamente. El propósito de este trabajo es explorar el uso de cálculos ab-initio para predecir los parámetros energéticos  involucrados en el modelado termodinámico basado en el CEF  de las fases intermetálicas del sistema Cu-In-Sn. A tal fin se calculan las energías de formación de los compuestos estables, metaestables o hipotéticos que aparecen como miembros extremos (“end-members”) en el tratamiento CEF de estas FIs usando métodos de cálculo ab-initio basados en la teoría de la funcional densidad, ondas planas y potenciales proyección de ondas aumentadas (PAW: projector augmented wave potentials); metodología implementada en el código Vasp. Específicamente, se calculan  los parámetros energéticos  involucrados en las extensiones al sistema Cu-In-Sn de las FIs Cu7In3 and Cu2In, originadas en el sistema Cu-In, y la Cu5Sn6 originada en el sistema Cu-Sn; ver Fig. 1. Resultados ab-initio preliminares indican que las Cu7In3 y Cu5Sn6 son termodinámicamente estables, con parámetros de celda  próximos a los reportados experimentalmente,  en tanto la fase ideal Cu2In es  termodinámicamente inestable. Las energías de formación calculadas ab-initio  para los miembros extremos de las subredes involucradas en el CEF serán críticamente comparadas con las obtenidas por optimización en modelados CALPHAD del sistema Cu-In-Sn. La expectativa del presente estudio es contribuir a clarificar la posibilidad de que el uso complementario y crítico de estas aproximaciones a la termodinámica de fases, a saber, cálculos ab-initio y método CALPHAD,  permita establecer confiablemente la energética  de las FIs estables y no estables del sistema Cu-In-Sn, las cuales son en general  poco conocidas a partir de experimentos v:* {behavior:url(#default#VML);} o:* {behavior:url(#default#VML);} w:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} v:* {behavior:url(#default#VML);} o:* {behavior:url(#default#VML);} w:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);}