本校材料系陳力俊教授與廖建能教授所共同領導的研究小組，利用臨場超高真空穿透式電子顯微鏡進行先進材料原子尺度結構及動力學研究，其中一項研究議題是探索運用在積體電路晶片中極微細的銅導線在高密度電流作用下的銅原子遷移行為。此研究小組發現銅原子在晶界的擴散行為會受到奈米雙晶結構的影響產生遲滯現象。相關研究成果刊登在八月二十二日出刊的《科學》Science期刊上。

晶界為材料中常見的結構，它會影響材料的機械強度與電、磁、光、熱等性質。原子沿晶界擴散的行為則會造成材料內部微結構的改變，進而影響材料的性質。雖然人們很早就知道原子會沿晶界進行擴散，但從未有人直接觀測到原子在晶界擴散的行為，或是進一步操控晶界結構來改變原子在晶界的遷移特性。研究小組成員陳力俊教授在2002-2006年主持『大學學術追求卓越發展計畫』－『先進材料原子層級結構與動力學研究』所購建之尖端設備－臨場超高真空穿透式電子顯微鏡系統，正是研究材料原子尺度結構及動力機制的無雙利器，而廖教授為該計畫子計畫主持人。陳、廖兩位教授所領導的研究小組歷經年餘設計開發出適合臨場觀測的銅導線試片，並藉由此一全世界僅約十部的頂級設備成功觀測到銅原子在高密度電流作用下於晶體表面與晶界的遷移行為。其中最令人興奮的發現是晶體內部之奈米雙晶結構與晶界接合處可有效遲滯銅原子的電致遷移現象。此一發現意味著若將高密度奈米雙晶結構導入積體電路晶片中的銅導線，將可有效降低因電致遷移現象所導致之微電子元件失效問題。這對於下一世代積體電路製程技術的開發，具有極重要的啟發作用。

本篇論文第一作者陳冠嘉為廖教授的學生，已於今年初順利取得博士學位，其博士論文題目即是利用臨場超高真空穿透式電子顯微鏡系統觀測銅導線中原子電致遷移的特性。本篇論文共同第一作者吳文偉教授原為陳力俊教授博士班學生，並在服國防役四年期間，在陳教授研究室擔任博士後研究員負責臨場超高真空穿透式電子顯微鏡的操作與分析，今年二月甫接任交通大學助理教授，在材料奈米結構分析與動態觀測方面有很豐富的經驗。廖建能教授是本論文的通訊作者，他曾在美商英特爾公司擔任資深製程整合研發工程師，對於積體電路元件電遷移問題有深入之研究。他於2001年加入清華材料系，在陳力俊教授邀約下參與其主持之『大學學術追求卓越發展計畫』，並提出原子尺度銅原子電致遷移研究計畫，其研究成果不僅有數篇論文刊登在知名頂尖期刊，在國際會議上也常受到與會人士高度矚目。本篇論文的共同作者陳力俊教授與美國加州大學洛杉磯分校杜經寧教授皆為中央研究院院士，不僅學養豐富，在國際材料學界亦夙有厚望。陳、杜兩位院士間擁有多年密切的研究合作關係，在奈米材料科學研究上屢創新猷，是國際共同合作研究之典範。這篇由台灣學者主導並在本地完成研究成果之論文榮登《科學》期刊充分展現出台灣的學術濳能、創造力與科學硏究者的優異素質。