| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| 第1章 绪论 | 第17-40页 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 | 第17-18页 |
| 1.2 薄膜制备与生长 | 第18-20页 |
| 1.2.1 制备技术 | 第18-19页 |
| 1.2.2 生长机理 | 第19-20页 |
| 1.3 薄膜沉积的原子模拟研究进展 | 第20-27页 |
| 1.3.1 分子动力学模拟的适用性 | 第20-22页 |
| 1.3.2 团簇沉积的 MD 模拟 | 第22-23页 |
| 1.3.3 原子沉积的 MD 模拟 | 第23-27页 |
| 1.4 薄膜力学性能测试技术的发展 | 第27-33页 |
| 1.4.1 单轴拉伸试验 | 第28-29页 |
| 1.4.2 弯曲试验 | 第29-31页 |
| 1.4.3 纳米压痕试验 | 第31-33页 |
| 1.5 材料微观变形行为的研究进展 | 第33-38页 |
| 1.5.1 纳米压痕的原子模型 | 第34-35页 |
| 1.5.2 压入深度与载荷的不连续现象 | 第35-36页 |
| 1.5.3 可逆塑性 | 第36-37页 |
| 1.5.4 孪晶界的影响 | 第37-38页 |
| 1.6 本文的主要研究内容 | 第38-40页 |
| 第2章 数值模拟与实验方法 | 第40-60页 |
| 2.1 引言 | 第40页 |
| 2.2 模拟的理论与分析方法 | 第40-56页 |
| 2.2.1 MD 模拟的基本原理与关键技术 | 第40-44页 |
| 2.2.2 MS 模拟的基本原理 | 第44-45页 |
| 2.2.3 计算的加速方法 | 第45-50页 |
| 2.2.4 原子模拟的实现 | 第50页 |
| 2.2.5 晶体结构和缺陷的判定方法 | 第50-56页 |
| 2.3 实验方法 | 第56-58页 |
| 2.3.1 实验方案 | 第56页 |
| 2.3.2 实验设备与工艺 | 第56-58页 |
| 2.4 本章小结 | 第58-60页 |
| 第3章 势函数的改进与构建 | 第60-90页 |
| 3.1 引言 | 第60页 |
| 3.2 EAM 势的基本原理 | 第60-63页 |
| 3.2.1 EAM 的基本思想 | 第60-61页 |
| 3.2.2 函数的插值逼近 | 第61-63页 |
| 3.3 Cu-Ag 体系 EAM 势的选取和改进 | 第63-66页 |
| 3.3.1 EAM 势计算的 Cu、Ag 单质的基本特性 | 第63-64页 |
| 3.3.2 EAM 势的改进 | 第64-66页 |
| 3.4 2NN MEAM 势的基本原理及公式推导 | 第66-75页 |
| 3.4.1 径向截断函数与多体屏蔽函数 | 第66-69页 |
| 3.4.2 嵌入能 | 第69页 |
| 3.4.3 背景电子密度 | 第69-70页 |
| 3.4.4 晶体结构的形状因子 | 第70-72页 |
| 3.4.5 对势 | 第72-74页 |
| 3.4.6 力的计算 | 第74-75页 |
| 3.5 2NN MEAM 势的程序化 | 第75页 |
| 3.6 Ti-N 体系 2NN MEAM 势的构建 | 第75-77页 |
| 3.6.1 MEAM 模型的参数 | 第75-76页 |
| 3.6.2 Ti-N 体系 2NN MEAM 模型参数的确定 | 第76-77页 |
| 3.7 Ti-N 体系 2NN MEAM 势的验证 | 第77-89页 |
| 3.7.1 Ti-N 体系体结构稳定性 | 第77-81页 |
| 3.7.2 B1 TiN 弹性特性 | 第81-86页 |
| 3.7.3 B1 TiN 表面能 | 第86-88页 |
| 3.7.4 B1 TiN 热性能 | 第88-89页 |
| 3.8 本章小结 | 第89-90页 |
| 第4章 薄膜原子沉积的分子动力学模拟研究 | 第90-120页 |
| 4.1 引言 | 第90页 |
| 4.2 原子沉积的 MD 模型 | 第90-93页 |
| 4.2.1 基底模型 | 第91-92页 |
| 4.2.2 入射原子模型 | 第92页 |
| 4.2.3 虚拟墙模型 | 第92-93页 |
| 4.2.4 模型参数 | 第93页 |
| 4.3 Cu、Ag 薄膜异质生长的 MD 模拟研究 | 第93-104页 |
| 4.3.1 薄膜在<111>取向基底上的生长 | 第94-101页 |
| 4.3.2 薄膜在<001>取向基底上的生长 | 第101-103页 |
| 4.3.3 沉积参数对表面粗糙度的影响 | 第103-104页 |
| 4.4 Cu、Ag 薄膜异质生长的实验研究 | 第104-108页 |
| 4.4.1 Cu 薄膜在 Ag(001)基底上的生长 | 第104-106页 |
| 4.4.2 偏压对表面粗糙度的影响 | 第106-108页 |
| 4.5 TiN 薄膜在 TiN(001)基底上生长的 MD 模拟研究 | 第108-118页 |
| 4.5.1 N、Ti 原子在 TiN(001)表面的初始吸附行为 | 第108-114页 |
| 4.5.2 TiN 薄膜的生长过程 | 第114-116页 |
| 4.5.3 沉积条件对 TiN 薄膜中空位浓度的影响 | 第116-117页 |
| 4.5.4 沉积条件对 N、Ti 原子瞬时吸附行为的影响 | 第117-118页 |
| 4.6 本章小结 | 第118-120页 |
| 第5章 薄膜纳米压痕微观变形行为的分子静力学模拟研究 | 第120-166页 |
| 5.1 引言 | 第120页 |
| 5.2 纳米压痕实验的基本原理 | 第120-124页 |
| 5.2.1 弹性接触的 Hertz 理论 | 第120-122页 |
| 5.2.2 数据分析方法 | 第122-124页 |
| 5.3 薄膜纳米压痕的 MS 模型 | 第124-127页 |
| 5.3.1 薄膜与压头模型 | 第125-126页 |
| 5.3.2 压入深度的定义 | 第126页 |
| 5.3.3 模型参数及其对 Hertz 假设的背离 | 第126-127页 |
| 5.4 纳米压痕过程中载荷不连续的机制 | 第127-136页 |
| 5.4.1 载荷突降的机制 | 第128-131页 |
| 5.4.2 载荷突升的机制 | 第131-136页 |
| 5.5 纳米压痕过程中的后继变形行为 | 第136-142页 |
| 5.5.1 加载时的缺陷演化 | 第137-138页 |
| 5.5.2 卸载时的缺陷演化 | 第138-142页 |
| 5.5.3 不同变形阶段弹性模量的比较 | 第142页 |
| 5.6 (111)薄膜纳米压痕塑性变形的特征 | 第142-145页 |
| 5.7 接触面积 Ac的投影法计算 | 第145-152页 |
| 5.7.1 投影 Voronoi 图法 | 第146-147页 |
| 5.7.2 边界补偿投影多边形法 | 第147-148页 |
| 5.7.3 不同方法计算的 Ac的比较 | 第148-150页 |
| 5.7.4 压痕硬度 HIT的投影法与 Oliver-Pharr 法计算的比较 | 第150-152页 |
| 5.8 压头参数对纳米压痕模拟结果的影响 | 第152-159页 |
| 5.8.1 穿透深度 | 第152-155页 |
| 5.8.2 迭代步数 | 第155-156页 |
| 5.8.3 初始位错发射的临界载荷和约化弹性模量 | 第156-159页 |
| 5.9 孪晶界对薄膜纳米压痕中变形行为的影响 | 第159-164页 |
| 5.9.1 带孪晶界薄膜纳米压痕的 MS 模型 | 第160页 |
| 5.9.2 无缺陷 Ag 膜纳米压痕中变形行为 | 第160-161页 |
| 5.9.3 带孪晶界 Ag 膜纳米压痕中变形行为 | 第161-164页 |
| 5.10 本章小结 | 第164-166页 |
| 结论 | 第166-168页 |
| 参考文献 | 第168-188页 |
| 附录 | 第188-195页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 | 第195-197页 |
| 致谢 | 第197-198页 |
| 个人简历 | 第198页 |
