納米薄膜的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、超導(dǎo)等很多物理性能不同于傳統(tǒng)的塊體材料,這些與眾不同的特性在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域有著極為重要的作用,而且應(yīng)用十分廣泛,比如薄膜傳感器、薄膜太陽(yáng)能電池和平板顯示器件等。隨著元器件朝向精密化、智能化,高密度、高集成的方向發(fā)展,其對(duì)納米薄膜尺度的要求越來(lái)越高,已由之前的微米級(jí)別轉(zhuǎn)為納米尺度,并對(duì)其性能的要求也愈加苛刻,需要借助精密儀器和合適的模型進(jìn)行研究。本文研究的對(duì)象是100nm左右的超薄銀薄膜。實(shí)驗(yàn)借助自主研發(fā)的掃描電子顯微鏡掃描探針顯微鏡SEM-SPM聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng),采用球形針尖對(duì)超薄納米銀薄膜進(jìn)行了納米壓入測(cè)試,并通過(guò)考慮粘附力的DMT模型和消除基底效應(yīng)的King修正模型得到超薄銀薄膜最為真實(shí)的力學(xué)性能,其研究結(jié)果如下:（1）利用SEM-SPM聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng),基于DMT模型和King修正模型,對(duì)比研究了高真空和空氣環(huán)境下單晶硅片上厚度分別為60,90,120,180nm的超薄銀薄膜的彈性模量。相同壓入比下,兩種測(cè)試環(huán)境下超薄銀薄膜彈性模量與膜厚無(wú)關(guān),也沒(méi)有展現(xiàn)出明顯的尺寸效應(yīng);壓入比從0.1到0.3之間,空氣中濕度會(huì)使得這個(gè)階段的模量測(cè)試結(jié)果偏大;壓入比處于0.3到0... 

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 納米薄膜材料
        1.2.1 納米薄膜材料的簡(jiǎn)介
        1.2.2 納米薄膜材料的性質(zhì)
        1.2.3 納米薄膜材料的應(yīng)用發(fā)展
    1.3 納米薄膜材料力學(xué)性能表征
        1.3.1 納米薄膜材料力學(xué)性能表征的意義
        1.3.2 納米薄膜材料力學(xué)性能表征的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.3 納米薄膜材料力學(xué)性能表征存在的問(wèn)題
    1.4 本課題研究的主要內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器介紹
        2.2.1 Quanta250掃描電子顯微鏡
        2.2.2 布魯克原子力顯微鏡
        2.2.3 SEM-SPM聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)
        2.2.4 白光干涉儀
        2.2.5 磁控濺射儀
    2.3 本章小結(jié)
第三章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法
    3.1 納米壓痕技術(shù)
    3.2 實(shí)驗(yàn)計(jì)算方法
        3.2.1 Herz接觸理論
        3.2.2 O-P計(jì)算方法
        3.2.3 Sneddon計(jì)算方法
        3.2.4 DMT模型
        3.2.5 JKR模型
        3.2.6 King修正模型
    3.3 本章小結(jié)
第四章 超薄納米銀薄膜在高真空和大氣環(huán)境下力學(xué)表征
    4.1 引言
    4.2 超薄銀納米薄膜的制備
    4.3 銀薄膜結(jié)構(gòu)表征
    4.4 超薄銀納米薄膜的力學(xué)性能表征
        4.4.1 超薄銀納米薄膜的壓痕實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        4.4.2 超薄銀納米薄膜的彈性模量測(cè)試結(jié)果
        4.4.3 水汽對(duì)銀薄膜彈性模量影響的機(jī)理分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 表面粗糙度對(duì)超薄納米銀薄膜力學(xué)性能的影響
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)步驟
        5.2.1 超薄納米銀薄膜的制備
        5.2.2 膜厚測(cè)量
        5.2.3 表面粗糙度統(tǒng)計(jì)
    5.3 超薄銀納米薄膜的力學(xué)性能表征
        5.3.1 超薄銀納米薄膜的壓痕實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        5.3.2 超薄銀納米薄膜力學(xué)性能分析(Bruker-AFM)
    5.4 超薄銀納米薄膜的力學(xué)性能分析(SEM-SPM和Bruker-AFM)
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米壓痕和劃痕法測(cè)定TiO2納米薄膜的力學(xué)性能[J]. 龍東平,薛建榮,晏智鑫.  表面技術(shù). 2015(06)
[2]熱處理溫度對(duì)鍍鎳鈷鋼帶拉伸變形行為的影響(英文)[J]. 張敏捷,潘勇,周兆鋒,李瑋,惠建科,雷維新.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(07)
[3]銀納米薄膜在室溫大氣條件下的氧化機(jī)理[J]. 楊曉東,趙青南,韓賓,趙修建.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2008(07)
[4]梁三點(diǎn)彎曲法測(cè)量薄膜彈性模量[J]. 任鳳章,周根樹(shù),趙文軫,鄭茂盛.  稀有金屬材料與工程. 2004(01)

碩士論文
[1]Ag薄膜表面粗糙度的研究[D]. 宮云志.四川師范大學(xué) 2015
[2]基于SEM/SPM集成系統(tǒng)的原位薄膜納米壓痕研究[D]. 杜圓明.太原理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3661742