金屬納米線冷焊接機制的原子級模擬研究

《金屬納米線冷焊接機制的原子級模擬研究》是依託廈門大學，由黃嬈擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：金屬納米線冷焊接機制的原子級模擬研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黃嬈
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

隨著納電子器件與納機電系統的快速發展，有關金屬納米線焊接技術的研究吸引了廣泛的關注。最近，實驗證實金納米線可在較小的機械外載下實現冷焊接。然而，由於尺度效應帶來的觀測困難，此過程的深層機制仍不清楚，甚至連焊接觸點的精確幾何情況以及界面處的外載大小，都只能進行估算。因此，本項目擬採用分子動力學方法，對金屬納米線的冷焊接過程展開模擬研究，期望得到冷焊接過程中有關原子擴散、表面弛豫的原子級圖像，並對納米線的微結構演化以及應力應變分布做出定量的分析。然後，在此基礎上，獲得金屬納米線的直徑、晶向、元素種類以及接觸幾何對焊接過程的影響規律，並進一步針對在微電路中極具套用潛力的孿晶金屬納米線，探索晶界的存在對焊接機制與結果的影響，揭示冷焊接技術對孿晶金屬納米線的可適用性。預期通過對以上基礎問題的研究，為新一代納米器件與納米系統的原位加工工藝提供理論支持和科學依據。

結題摘要

隨著納電子器件與納機電系統的快速發展，有關金屬納米線焊接技術的研究吸引了廣泛的關注。已有實驗證實金納米線可在較小的機械外載下實現冷焊接。然而，由於尺度效應帶來的觀測困難，此過程的深層機制仍不清楚，甚至連焊接觸點的精確幾何情況以及界面處的外載大小，都只能進行估算。本項目採用分子動力學方法，對金屬銅納米線的冷焊接過程展開了模擬研究，得到了冷焊接過程中有關原子擴散、表面弛豫的原子級圖像，並對納米線的微結構演化以及應力-應變回響做出了定量的分析。然後，在此基礎上，獲得金屬納米線的長徑比與元素種類對焊接過程的影響規律，並進一步針對在微電路中極具套用潛力的孿晶金屬納米線，探索了晶界的存在對焊接機制與結果的影響，揭示了冷焊接技術對孿晶金屬納米線的可適用性。對焊接過程的結構演化分析發現，孿晶納米線的接觸區域可恢復完美的晶格結構。這說明，在較小的機械載入下，同樣可實現孿晶納米線的冷焊接。同時，孿晶金屬納米線中由於晶界對位錯形核與運動的排斥，會導致更大的應力積聚，從而形成與單晶金屬納米線中完全不同的應力-應變回響。本項目通過對以上基礎問題的研究，為新一代納米器件與納米系統的原位加工工藝提供了理論支持和科學依據。