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赵波慧 (赵波慧.) | 刘燕萍 (刘燕萍.) | 马晋遥 (马晋遥.) | 王晋 (王晋.) | 吕俊霞 (吕俊霞.) | 张跃飞 (张跃飞.) (学者:张跃飞)

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摘要:

本文利用自主研发的扫描电子显微镜-扫描探针显微镜联合测试系统(SEM-SPM),研究了直流磁控溅射(DCMS)和原子层沉积(ALD)两种成膜方式对40、60和80 nm超薄铜薄膜弹性模量的影响.基于赫兹理论和King模型的计算结果表明,利用DCMS得到不同厚度铜薄膜的弹性模量值在(95±2)Gpa~(125±4)GPa之间,而通过ALD得到的铜薄膜弹性模量值在(99±2)Gpa~(154±6)GPa之间.对比分析可知,不同厚度的铜薄膜弹性模量比块体铜材料的弹性模量(90 GPa)大6%~71%,且通过两种不同方式沉积得到的铜薄膜弹性模量值都随着薄膜厚度的增加而减小,表现出明显的尺寸效应.而且对于同一厚度的铜薄膜,利用ALD沉积的弹性模量比DCMS的大4.2%~23.2%,由透射电子显微图像对比分析可知,前者的平均晶粒尺寸是后者的60%,纳米晶粒小尺寸效应可能是薄膜弹性模量增大的原因.

关键词:

原位纳米压痕 弹性模量 赫兹理论 超薄薄膜 铜薄膜

作者机构:

  • [ 1 ] [赵波慧]太原理工大学 机械工程学院,山西 太原030024;北京工业大学 固体微结构与性能研究所,北京100124
  • [ 2 ] [刘燕萍]太原理工大学
  • [ 3 ] [马晋遥]北京工业大学
  • [ 4 ] [王晋]北京工业大学
  • [ 5 ] [吕俊霞]北京工业大学
  • [ 6 ] [张跃飞]北京工业大学

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来源 :

电子显微学报

ISSN: 1000-6281

年份: 2017

期: 5

卷: 36

页码: 442-450

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