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金属学报  2010, Vol. 46 Issue (9): 1098-1102    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2009.00859
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纳米压痕法测量Cu膜的硬度和弹性模量
黎业生1), 汪伟2)
1) 江西理工大学材料与化学工程学院, 赣州 341000
2) 中国科学院金属研究所材料科学国家(联合)实验室, 沈阳 110016
MEASUREMENTS OF HARDNESS AND ELASTIC MODULUS OF Cu THIN FILM BY MEANS OF NANOINDENTATION
LI Yesheng1), WANG Wei2)
1) School of Materials Science and Chemical Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000
2) Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016
引用本文:

黎业生 汪伟. 纳米压痕法测量Cu膜的硬度和弹性模量[J]. 金属学报, 2010, 46(9): 1098-1102.
, . MEASUREMENTS OF HARDNESS AND ELASTIC MODULUS OF Cu THIN FILM BY MEANS OF NANOINDENTATION[J]. Acta Metall Sin, 2010, 46(9): 1098-1102.

全文: PDF(608 KB)  
摘要: 

利用纳米压痕技术对沉积在Si衬底上1 μm厚Cu膜的硬度H和弹性模量$E$进行了测量. 结果表明, 由单一刚度测量(SSM) 和连续刚度测量(CSM) 2种方法测得的$E$值基本一致. 然而由于Cu膜的室温蠕变行为显著, 用SSM 方法测得薄膜的H值显著小于用CSM方法测得的$H$值. 对加载曲线进行分析表明, 在压入深度为528-587 nm时薄膜硬度显示基体效应, 压入深度与薄膜厚度的比值与有限元计算结果吻合较好.

关键词 纳米压痕Cu膜硬度弹性模量    
Abstract

Hardness (H) and elastic modulus (E) of 1 $\mu$m thick Cu film deposited on Si substrate were measured by means of nanoindentation technique. The E value of Cu film obtained by using single stiffness measurement (SSM) is consistent with that obtained from continuous stiffness measurement (CSM). However, the H value obtained from SSM is much smaller than that from CSM because of occurrence of significant creep during the holding period at ambient temperature. The analysis of loading curves shows that the substrate effect on hardness measurement appears as the indentation depth is about 528-587 nm, indicating the ratio of penetration depth to film thickness (about 0.5) is consistent with the finite element calculation.

Key wordsnanoindentation    Cu film    hardness    elastic modulus
收稿日期: 2009-12-24     
基金资助:

国家自然科学基金项目50571097和江西省自然科学基金项目2007GZC0712资助

作者简介: 黎业生, 男, 1966年生, 教授

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[19] Zhang T H, to be published
(张泰华, 待发表)

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