基于程氏理論位錯存在臨界尺寸及薄膜內應力的研究.pdf

1、程開甲改進的Thomas-Fermi-Dirac理論(TFDC，又稱程氏理論），是國內繼余氏理論（EET）以來，對電子理論的又一次探索。TFDC理論在位錯穩(wěn)定的臨界晶粒尺寸及薄膜內應力方面的應用，具有重要意義。對其更深層次的研究，不但可以深化對納米晶力學性能的認識，而且還對開發(fā)新材料和改善傳統(tǒng)材料的性能起到強有力的推動作用。 從解釋納米晶偏離Hall-Petch關系出發(fā)，Nieh等提出了位錯穩(wěn)定性臨界晶粒尺寸理論。本文對比了Gr

2、yazov等人、Nieh等人、Wang等人和Cheng（程開甲）等人關于位錯穩(wěn)定存在的臨界晶粒尺寸的結果，對Cheng等人的推導過程做了部分修正?；谛拚驝heng等人的結果和Nieh等人的推論，導出了一個關于金屬晶體硬度的公式： H=3kG/[π(1-ν)eη] 其中H為晶體的硬度，k為系數，G為剪切模量，ν為泊淞比，η為電子密度n和原子半徑r的函數。 雙槽法制備了調制波長為60~600 nm的Cu/Ni多層

3、膜，研究了多層膜的硬度和調制波長的關系。結果表明，硬度和調制波長之間滿足Hall-Petch關系，近似呈線性關系。單槽法制備了調制波長為14~140 nm的Cu/Ni多層膜，研究了多層膜的硬度和調制波長的關系。結果表明，調制波長為21 nm時，硬度出現了峰值。根據位錯穩(wěn)定性臨界晶粒尺寸理論，可確定Cu中位錯存在的臨界尺寸約為20 nm。 基于Cheng等薄膜本征應力產生的機制模型，計算了Cu/Ni多層膜中的內應力。借助于X射線，