《雷射衝擊波誘發提高銅納米薄膜電性能的工藝及機理》是依託江蘇大學，由花銀群擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雷射衝擊波誘發提高銅納米薄膜電性能的工藝及機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：花銀群
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以磁控濺射後的銅納米薄膜為對象，利用雷射衝擊波產生的應力和形變誘發其產生亞結構組織變化。藉助於顯微組織分析的試驗手段，從孿晶生長理論、位錯學理論和金屬物理學等角度，進一步分析研究雷射衝擊波誘發納米銅薄膜亞結構組織孿晶的生長方式、形態及分布的形成機理；探索雷射衝擊影響銅薄膜電學性能變化的微觀機制；最佳化雷射衝擊提高薄膜材料電學性能的工藝參數與技術路徑；從衝擊動力學、界面力學、物理力學等出發，建立表征雷射衝擊工藝參數對薄膜與基體之間結合力相互影響的數學模型。通過該項研究預期能進一步豐富雷射衝擊誘發納米薄膜相變機制理論，總結出雷射衝擊提高納米薄膜電學性能的新機理，同時開闢雷射衝擊波技術在微納米薄膜領域套用的新工藝新技術。
結題摘要
本項目重點以提高電子線路連線銅材料的機械和電學性能為目的，研究設計製備了一種電子線路所用的納米銅薄膜材料，通過最佳化磁控濺射工藝參數，獲得了高質量的納米銅薄膜材料，其晶粒尺寸在20~50nm，屈服強度為600MPa，斷裂強度為610MPa，平均電阻率為1.12×10-8 Ω•m。通過最佳化雷射衝擊納米銅薄膜的工藝參數，其屈服強度為950MPa，斷裂強度為1120 MPa，分別提高了58.3%，83.6%；平均電阻率為0.858×10-8 Ω•m，降低了22.5%左右。通過SEM、TEM和XRD分析，研究了磁控濺射參數和雷射微衝擊對納米銅薄膜的組織織構、機械和電學性能的影響機理。結果表明：孿晶、空位點缺陷和層錯的存在是其機械性能提高的根本原因；納米銅薄膜中孿晶、孿晶界和晶粒“長大”的存在是其電學性能提高的原因。其次，我們還開展了雷射衝擊波誘發ZnO納米壓電薄膜電學性能的研究，結果表明：經雷射衝擊的ZnO納米壓電薄膜其壓敏電壓降低幅度為44.40%；非線性係數提高幅度為50.65%；漏電流密度降低幅度為30.77%。最後，開展雷射衝擊波誘發納米鋁薄膜電學性能的研究，結果表明，利用磁控濺射製備的鋁納米薄膜經雷射衝擊處理後其電阻率可以降低到20.42%。電子產品的集成化和微型化是所有具有控制系統的器件與裝備的發展趨勢，電子連線材料及器件的機械和電學性能的有效提高是積體電路能否實現大規模和高度集成的關鍵技術。因此，我們開展的雷射衝擊波誘發薄膜材料提高其電學性能機理與技術研究，豐富了在超高壓和高應變率條件下應力和形變誘發提高納米薄膜與器件材料電學性能的理論，同時也具有廣闊的技術套用前景和潛在的社會和經濟效益。
