纳米间距铜—铝薄膜相互作用特性研究

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1、纳米间距铜一铝薄膜相互作用特性研究InVestigationontheInteractionPropertiesBel?weenNano-gappedCu—AlFilms江苏大学2014年4月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。皿日奴f，影月签善懿叫作如蝴加御学

2、位论文版权使用授权书江苏大学、中闷科学技术信息研究所、国家图书馆、中时!#术!刚：IJ(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密d。学位敝作者虢形碜亚抄钉节年5只j日指导教师签名：a纠妒年江

3、苏大学硕士学位论文摘要随微／纳米技术的快速发展，微／纳电子元件的研究取得了突破性进展，并在生活中得到了广泛应用。然而，由于微／纳电子元件微尺寸效应的影响，微／纳电子元件的相互作用机理和现象与传统电子元件截然不同，部分连续介质理论已不再适用。非接触摩擦学研究不仅可以解决微／纳电子元件中存在的共性技术问题，而且在提高微／纳电子元件工作可靠性和性能等方面具有重要的理论指导意义。论文通过分子动力学模拟研究纳米间距cu—Al纳米薄膜的相互作用特性，为设计微／纳电子元件提供了基本依据，为深入研究非接触摩擦奠定了理论基础。首先，以涨落电磁场为基础，分析了微／纳尺度下非接触表面问存在的

4、范德华力、静电力和Casimir力的特点。其次，利用MaterialsStlldio建立纳米间距Cu．Al纳米薄膜模型，研究其相对靠近时的相互作用特性。研究表明，在间距从16A减小到7A过程中，相互作用强度几乎不变；在7A以下时，相互作用强度明显增强。尺寸效应、空位缺陷尺寸、薄膜涂层、体系温度及薄膜间距对纳米间距Cu—Al纳米薄膜相对靠近时的相互作用强度影响较大，而空位缺陷形状对其相互作用的影响并不敏感。最后，研究了纳米间距Cu—Al纳米薄膜发生侧向滑动时的相互作用特性。研究表明，在整个侧向滑移位移0A到60A过程中，相互作用强度随着侧向位移的增加而减弱。尺寸效应、空位

5、缺陷尺寸、薄膜涂层、体系温度及薄膜间距对纳米间距Cu—Al纳米薄膜侧向滑动时的相互作用强度影响较大，而空位缺陷形状对其相互作用的影响并不敏感。所获得的研究成果扩展了传统接触摩擦学的研究范围，对测量微小力和设计微／纳电子元件具有重要意义，并为微／纳电子元件的进一步应用提供了理论基础和依据。关键词：微／纳电子元件，纳米间距薄膜，分子动力学，摩擦学纳米间距铜一铝薄膜相互作用特性研究II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTRecently，memicro／nano·electro—deVicesarewidelyusedinresearchanddailylifewiththe

6、r印iddeVelopmentofmicro／nano—tecllnology．HoweVer，meinteractionmechanismandphenomenaundermicro-leVelare血1lydi腩rent行omthatundermacro一1evel．andsomecontinuumtheorieshavebrokendownatnano—scale．Theresearchaboutnoncontact伍ctionhavebeenusedinuniversallytechnicalproblemsliedinmicro—elec仃。一mechanic

7、alsystem，andhave铲eatsi印ificanceinimproVingmeoperationalreliability，pe—’ornlanceanddesi弘ingmicro-elec仃o-mechanicalsystem．Theintera“onpropeniesbe船eennano—g印pedCu—Alfilmswiththerel撕vemotionshavebeenstudiedbymoleculardyn锄icsmemod．TheresultsachieVedinthispaperwinproVidebasicda