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An Inverse Approach for Extracting Elastic-plastic Properties of Thin Films from Small Scale Sharp Indentation

材料科学技术（英文）

关键词: 弹塑性性能 , 金属薄膜 , 压痕深度 , 提取 , 小规模 , 逆算法 , 应变硬化指数 , 弹性模量

Evaluation of Young's Modulus and Residual Stress of NiFe Film by Microbridge Testing

Zhimin ZHOU , Yong ZHOU , Mingjun WANG , Chunsheng YANG , Ji'an CHEN , Wen DING , Xiaoyu GAO , Taihua ZHANG

材料科学技术（英文）

Microbridge testing was used to measure the Young's modulus and residual stress of metallic films. Samples of freestanding NiFe film microbridge were fabricated by microelectromechanical systems. Special ceramic shaft structure was designed to solve the problem of getting the load-deflection curve of NiFe film microbridge by the Nanoindenter XP system with normal Berkovich probe. Theoretical analysis of load-deflection curves of the microbridges was proposed to evaluate the Young's modulus and residual stress of the films simultaneously. The calculated results based on experimental measurements show that the average Young's modulus and residual stress for the electroplated NiFe films are 203.2 GPa and 333.0 MPa, respectively, while the Young's modulus measured by the Nano-hardness method is 209.6±11.8 GPa for the thick NiFe film with silicon substrate.

关键词: Mechanical properties , 金属薄膜 , 纳米压痕

金属薄膜电阻率与表面粗糙度、残余应力的关系

唐武 , 邓龙江 , 徐可为 ,

稀有金属材料与工程

针对磁控溅射Au金属薄膜,从实验角度研究了该薄膜电阻率与表面粗糙度、残余应力的关系,并对结果进行了分析.结果表明:薄膜电阻率随着表面粗糙度及残余应力的增加而增大.分析认为,晶体取向可能在金属薄膜力学性能和功能性之间有某种联系,并从应变能角度给予了解释.该结果为进一步探讨薄膜力学性能和功能特性的内在关系提供了研究基础.

关键词: 金属薄膜 , 电阻率 , 表面粗糙度 , 残余应力

Au/Ni/Cu多层薄膜热带海洋气候腐蚀失效机制研究

李云双 , 曹江利 , 姚文清 , 严楷 , 陈拥军

表面技术

目的了解Au/Ni/Cu多层金属薄膜在热带海洋气候下的失效机制,为研究电子元器件表面腐蚀失效的早期预警提供参考。方法采用磁控溅射法在p型单晶Si (100)基片上沉积Au/Ni/Cu薄膜,在热带海洋气候环境下进行时效实验,采用原子力显微镜及俄歇电子能谱对薄膜失效表面与界面结构微观变化进行研究。结果时效实验初期,Au/Ni/Cu薄膜表面发生了Au原子聚集,形成了不再连续的岛状结构,岛与岛之间产生了表面微裂纹。随着时效时间的延长,表面形成腐蚀洞,腐蚀洞附近有Ni和Cu扩散至Au层表面。时效时间进一步延长后,腐蚀洞的数量增加,面积增大,此时样品处于腐蚀末期；与此同时,在未产生腐蚀洞的区域,Au/Ni/Cu薄膜界面未出现明显粗化。结论Au/Ni/Cu薄膜在热带海洋气候中的失效主要是通过表面产生的腐蚀洞进行的。

关键词: 金属薄膜 , 热带海洋气候 , 腐蚀失效 , 表面缺陷 , 界面结构

固态金属中声子热传递的分子动力学模拟研究

袁世平 , 姜培学

工程热物理学报

固态金属中的热传递是声子和自由电子共同作用的结果.自由电子引起的热导率可以通过电导率,利用Wiedemann-Franz定律得到,声子引起的热导率目前仍然不能进行实验测量,只能借助其他方法来研究.本文采用非平衡分子动力学(NEMD)方法,用镶嵌原子方法(EAM)势能模型,模拟计算了不同厚度(1.760～10.56 nm)金属镍薄膜中由于声子-声子作用引起的热导率.然后根据纳米厚度金属薄膜的热导率借助关联式推到宏观尺度下由于声子-声子作用引起的热导率.结果表明,对于纳米厚度金属薄膜,由于声子-声子作用引起的热导率比块体金属镍的热导率小一个数量级;薄膜厚度越小,声子-声子作用引起的热导率越小;对于块体金属镍,由于声子-声子作用引起的热导率约占其总热导率的33.0%左右.

关键词: 金属薄膜 , NEMD , EAM , 热导率 , 声子

金属薄膜结合性能的评价方法研究

唐武 , 邓龙江 , 徐可为

稀有金属材料与工程

针对Al2O3基体上磁控溅射沉积的Au/NiCr/Ta多层金属薄膜,用压痕法、滚动接触疲劳法、摩擦力和声发射两种模式同时监测的划痕法,对比研究了金属薄膜与基体的结合性能.结果表明:压痕试验从压痕形貌上很难判断薄膜与基体是否发生剥离,压入过程中也没有诱发裂纹的产生,更无法分辨薄膜层间的分离;由于金属薄膜的塑性变形,滚动接触疲劳法很难应用于金属薄膜结合性能的表征;划痕法可应用于多层金属薄膜的特异划擦行为研究,其中摩擦力模式能反映压头进入不同金属膜层时的变化,层间声发射信号的灵敏度不如摩擦力信号,对应试验条件,摩擦力曲线存在若干以拐点为特征的载荷,摩擦力曲线上出现的拐点及拐点特征载荷值可以在一定程度上反映多层膜的层数和层厚,并可刻划出该膜/基体系承受压入载荷而不发生剥落的能力.

关键词: 金属薄膜 , 压痕法 , 划痕法 , 滚动接触疲劳法

影响金属薄膜沉积初期因素的有限单元法模拟

宋鹏 , 陆建生 , 周洁 , 张德丰 , 杨滨

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2007.02.036

利用有限单元法对影响金属薄膜沉积初期的因素进行了计算机模拟.按膜料为Pt、Pt-Ru、Pt-Ti、Pt-Ni、Pt-Al等五种模式,采用刚性球入射到C或Si基底,重点研究了沉积原子的半径差异比、沉积原子能量和原子入射角等参数对薄膜沉积的影响,同时检验了有限元方法在微观领域中的合理性和适用性.

关键词: 金属薄膜 , 沉积因素 , 有限单元法 , 计算机模拟

Maxwell-Garnett理论研究纳米铜膜的光学性质

孙可为 , 金丹 , 许启明

材料导报

为了寻求一种合适的研究纯金属纳米薄膜光学性质的方法,采用有效介质理论中的Maxwell-Garnett理论计算了纳米铜膜对光的反射、透射及吸收情况.结果表明,Maxwell-Garnett理论的计算结果与实验值在定性上较符合,适于对纯金属纳米薄膜的光学性质进行理论研究.

关键词: 纳米 , 光学性质 , Maxwell-Gamett理论 , 金属薄膜

不连续金属薄膜制备工艺的研究进展

王义 , 程海峰 , 周永江 , 刘海韬

材料导报

不连续金属薄膜在隐身方面具有特殊用途.阐述了溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备金属-介质复相薄膜的研究进展,重点介绍了金属-介质复相薄膜的诱导热处理工艺,最后讨论了制备不连续金属薄膜存在的问题.

关键词: 不连续 , 金属薄膜 , 电场诱导 , 光诱导 , 热处理

稀土在化学镀中应用研究现状

黄庆荣 , 蒋柏泉 , 陈常青 , 刘贤湘

稀土 doi:10.3969/j.issn.1004-0277.2007.01.027

稀土因其特殊的电子结构表现出优异的物理、化学、电、磁和光学性能而在化学镀金属薄膜中有着广泛的应用前景.综述报道了国内近十年来稀土在化学镀金属薄膜过程中应用的研究现状,并对稀土提高镀速、镀液稳定性和改善镀层耐蚀、耐磨和致密性能以及稀土与基础金属共沉积的作用和机理进行了探讨.对今后稀土在化学镀中的应用研究和发展提出了建议并进行了展望.

关键词: 稀土 , 化学镀 , 机理 , 金属薄膜 , 综述