东京大学于2016年3月10日宣布，以原子水平直接观察铝(Al)合金与陶瓷氮化铝(AlN)基板的异材接合，发现在其界面上偏析的镁(Mg)的单原子层使两种材料的接合更加牢固和稳定。

　　金属与陶瓷的异种材料接合部件被各种结构件及电子元器件等采用。尤其是混合动力车(HV)及纯电动汽车(EV)等的功率模块用绝缘电路板上，采用了铝与氮化铝基板等的接合体。要想进一步提高这种材料的机械特性、热特性和可靠性，就必须使铝与氮化铝的接合界面变得更加稳定并进一步提高性能。而关于铝合金与氮化铝基板以原子水平如何接合，还有很多未解开的谜团。

　　此次，通过组合拥有1埃(10-10m)以下分辨率的电子分辨率扫描透射电子显微镜法(STEM)和超高感光度X射线成分分解方法，在铝合金与氮化铝的接合界面上以原子水平分析了成分分布。结果发现，在界面上，不仅杂质——镁原子形成了单原子层结构，氧原子也在周围形成了层状结构。

　　由此可知，铝合金与氮化铝基板的界面上不仅有铝与氮化铝的接合，杂质——镁及氧原子随着在界面附近增多，也形成了原子水平的界面迁移结构，使接合变得更加牢固。另外，通过采用第一性原理计算的理论分析也可以得出这样的结论：与单纯的Al/AlN接合相比，上述结构可以使界面变得更加稳定。

　　微量杂质元素对异材接合有很大影响这一新发现将从原子水平为形成稳定的金属/陶瓷界面提供指导，为今后开发功率模块用绝缘电路基板及提高性能做出很大贡献。另外，此次研究中采用的成分分析技术在物质科学及材料工学等很多领域都将成为强有力的分析技术。

　　此次的成果是东京大学与三菱材料、日本电子合作研究获得的。已于3月10日(日本时间)刊登在英国自然出版集团(NPG)发行的学术期刊《科学报告》(Scientific Reports)上。