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研究基础。在力、电、热耦合破坏中,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,我们建立了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给出了创新的方法和成果。
英文主题词dielectric breakdown;stability analysis;mechanism;nanoelectronic devices;coupled field theory