УДК 539.32

Размерный эффект в зависимости упругих характеристик тонких медных пленок от толщины

 

К. М. Цысарь¹, В. С. Зеленский ¹, В. А. Вдовин ², В. Г. Андреев ¹

¹ Физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские Горы, д. 1 стр. 2

² ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая 11, корп.7

Статья поступила в редакцию 29 ноября 2017 г.

Аннотация. Методами классической молекулярной динамики исследованы продольные упругие деформации свободных медных пленок и тонких медных пленок, сформированных на поверхности подложки. Обнаружена зависимость упругих свойств медных пленок от толщины и способа формирования пленки. Определены критические значения продольных напряжений и предельные значения упругих деформаций, при которых в пленке возникают необратимые нарушения атомной структуры. Для свободных пленок и пленок на подложках определен момент перехода из области упругости в область пластичности в зависимости от толщины. Рассчитаны критические напряжения, при которых происходит разрушение поверхностного слоя пленки. Полученные данные могут быть использованы для дальнейшего исследования свойств поверхностных наноразмерных структур, изучения влияния деформаций ультратонких металлических пленок на их поглощающие и проводящие свойства, а также на свойства сформированных на их поверхности наноразмерных схем и устройств.

Ключевые слова: нанопленки меди, молекулярная динамика, упругие характеристики пленок, модуль Юнга.

Abstract. Longitudinal elastic deformations of free copper films and thin copper films formed on a substrate surface are studied by the methods of classical molecular dynamics. Dependence of the elastic properties of copper films on the thickness and method of film formation was found. The critical values of the longitudinal stresses on the rapture and the limiting values of the elastic deformations at which irreversible defects in the atomic structure appear in the film are determined. The transitions from the elastic region to the plasticity region of films as a function of thickness were determined for both types of films. The critical stresses are calculated for the destruction of the surface of the film. The data obtained can be used for further investigation of the properties of surface nanoscale structures, studying the effect of deformations of films on their quantum absorbing and conducting properties, as well as the properties of nano-dimensional circuits and devices formed on their surface.

Keywords: copper nanofilms,  molecular dynamics, film elasticity, Young's modulus.

Ссылка на статью:

К. М. Цысарь, В. С. Зеленский, В. А. Вдовин, В. Г. Андреев. Размерный эффект в зависимости упругих характеристик тонких медных пленок от толщины. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №12. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/dec17/7/text.pdf