微纳电子材料及器件的力、电、热耦合破坏理论和实验研究

在力场、电场和温度场的共同作用下，微纳电子器件破坏的不可预见性是制约其广泛应用的关键。本次研究将以微纳电子器件的耦合破坏机理为理论基础，系统地建立其分析方法与理论模型。结合大量的实验，为纳电子元器件的设计与性能评价奠定基础。耦合破坏是指：微纳电子器件在较强的力场和电场作用下，会发生突然或逐渐的击穿，形成一处或多处导电点的现象。力场、温度场和电导率分布是描述材料失效的重要参数，由于它们在材料中是耦合在一起的，理论建模是大的挑战。我们拟利用红外阵列探测器和光学手段对纳米尺度的力场、温度场及枝晶击穿机理进行定量测试。在大量实验数据的基础上，将建立起多参数动态演化的非线性微分方程组；并利用稳定性分析手段，确立耦合破坏的准则；同时结合第一性原理，分子动力学,微电子器件的设计及评价开展相应的数值工作。这是一个材料，物理，力学，微电子，数学等多领域的交叉科学问题。理论上还是实验方法上均需作出创新。