超薄納米銅薄膜在接觸變形下變形機制的研究.pdf

1、納米晶金屬薄膜材料目前已經(jīng)被廣泛應用于微電子，半導體等高新領(lǐng)域中。這種新型材料不僅可以作為MEMS部件上的硬質(zhì)涂層，也可以作為電子器件上的導熱導電涂層而使用。由于納米薄膜在工作過程中往往會受到循環(huán)應力的作用，因此，其力學性能成為其研究的重點，而揭示薄膜在受力過程中的變形機制對于納米薄膜力學性能的研究起到重要的作用。
　　本文通過采用一種薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)方法，研究超薄納米晶銅薄膜在接觸變形下的微觀結(jié)構(gòu)和變形機制。即首先利用光刻蝕技術(shù)制作

2、帶有特殊花紋的“光刻膠/SiO2/Si”復合結(jié)構(gòu)，然后通過直流磁控濺射在復合基底上制備50nm厚的超薄納米晶銅薄膜。利用掃描和透射電子顯微技術(shù)，研究薄膜納米壓痕微觀組織形貌及納米尺度下組織結(jié)構(gòu)的變化，并探討了納米壓痕的微觀變形機制。其研究結(jié)果如下：⑴掃描與透射電子顯微鏡下，壓痕為正三角形，其形狀與壓頭相吻合，并在壓痕區(qū)域周圍出現(xiàn)明顯的“pile-up”現(xiàn)象。與非壓痕部位相比，納米壓痕區(qū)域的晶粒數(shù)量減少，晶粒取向發(fā)生變化。⑵高分辨透射電子

3、顯微鏡下，壓痕區(qū)域的晶粒為等軸晶，晶粒尺寸比未壓痕區(qū)域晶粒的尺寸大。另外晶粒中還出現(xiàn)大量的形變孿晶，且孿晶出現(xiàn)明顯取向性。⑶納米壓入過程中，晶粒長大可以通過晶界的遷移、晶粒的旋轉(zhuǎn)以及孿晶調(diào)節(jié)的方式，與周圍晶粒減小晶界角;或者以吞噬小尺寸晶粒的方式進行晶粒長大。⑷形變孿晶是薄膜在接觸變形下的另一個主要途徑。形變孿晶通過晶界發(fā)出不全位錯在滑移面上形成，同時改變晶粒的形狀。晶粒內(nèi)部的不全位錯在局部應力作用下通過多次自增殖的方式在孿晶面滑移形成