课题组博士生张艳在国际知名期刊Journal of Materials Science and Technology上以“Insights into the dual-roles of alloying elements in the growth of Sn whiskers”为题发表学术论文，研究了合金元素对Sn晶须生长的影响，并揭示了其影响机理。
以 Sn 为代表的金属晶须生长问题对电子行业可靠性的挑战由来已久，Pb元素对晶须具有有效的抑制作用。然而，由于无铅化运动的推进，找到与Pb元素可以媲美的合金元素非常迫切。
本论文以Ti2SnC/Sn-X (X = Bi, Pb, Ga)复合体系为研究对象，运用第一性原理理论计算与实验相结合的方法，建立 Sn 晶须生长速率与Sn空位浓度的关系；最后再结合晶须/基体界面结构表征和晶须生长的原位观察实验，最终从原子尺度揭示合金元素对 Sn 晶须形核和生长的影响，并阐明了合金元素对 Sn 晶须形核和生长的影响机理。
图1 Sn原子的迁移率分析：(a) Sn-X合金中正电子湮没寿命谱；(b)正电子俘获率κ和平均正电子寿命参数τav；(c) Sn-X超晶胞中Sn空位的形成能；(d) Sn原子的迁移能量
本工作的研究对Sn晶须生长行为无铅化抑制策略的研究不仅具有重要的理论价值，并且对提高电子产品服役期间由于晶须生长造成的可靠性问题具有非常重要的实际意义和经济价值。
东南大学材料科学与工程学院为第一完成单位，博士生张艳和博士后陆成杰为共同第一作者，孙正明教授、陆成杰和中国科学技术大学叶邦角教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金的支持。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030222000925