碳納米管與金屬互連材料的界面行為研究.pdf

1、碳納米管(CNTs)自1990年發(fā)現(xiàn)以來,它的各種特性都得到了廣泛的研究。碳納米管具有優(yōu)良的熱學(xué)、電學(xué)和力學(xué)特性,低密度和高縱橫比等特點。由于碳納米管具有這些優(yōu)良的特性,碳納米管被視作為復(fù)合材料的增強體,尤其是在高分子聚合物中更得到廣泛的應(yīng)用。然而由于碳納米管容易團聚,需要對碳納米管進行改性;并且適當(dāng)?shù)母男赃€能提高碳納米管與基體的界面粘結(jié)能力。
　　分子動力學(xué)能夠利用現(xiàn)代的計算機技術(shù),在微觀狀態(tài)下模擬材料在不同條件下的原子構(gòu)型并揭

2、示其力學(xué)性能。由于經(jīng)典分子動力學(xué)基于牛頓力學(xué),只要能找到合適的描述材料性能的勢函數(shù),就能對其進行模擬仿真。
　　本文基于經(jīng)典分子動力學(xué)的方法,以碳納米管,碳納米管/鎳,碳納米管/鎳/銅為研究對象來討論鍍鎳碳納米管對銅基體力學(xué)性能的影響。文中首先研究了不同溫度下,鎳對碳納米管材料特性的影響,發(fā)現(xiàn)鍍鎳使得碳納米管拉伸強度降低了,而低溫時碳納米管和鍍鎳碳納米管楊氏模量變化較小。銅作為封裝中較常用的金屬,但不能在碳納米管表面形成光滑連續(xù)分

3、布。由于碳納米管對鎳具有良好的吸附能力,使得鎳能在碳納米管表面連續(xù)光滑分布。同時由于鎳與銅之間能夠彼此無限固溶,從而形成連續(xù)固溶體。因此考慮了鎳作為碳納米管與銅基體材料的粘結(jié)劑。為了檢驗鎳的粘結(jié)能力,以碳納米管/鎳/銅基體和碳納米管/銅基體為模型,在不同溫度下,分別對鍍鎳碳納米管和碳納米管從銅基體中拔出所需的拉拔力進行了比較。結(jié)果表明相同條件下,前者所需的力遠大于后者。最后研究了應(yīng)變率對碳納米管和銅單晶材料特性的影響,以及鍍鎳對銅納米線