铜/铝薄膜具有高强度、耐腐蚀以及良好的导热导电等优良特性,在微纳机电系统以及航空航天领域都有广泛的应用。关于铜/铝薄膜力学性能的研究对铜/铝薄膜的实际应用有着非常重要的理论指导意义。本文主要应用分子动力学方法研究温度和保温时间对铜/铝薄膜界面扩散及力学性能的影响。同时,本文也研究了铜/铝双层膜以及多层膜的力学性能以及在原子尺度下塑性变形行为。本文的研究内容主要从以下几个部分展开:(1)研究保温温度和保温时间对铜/铝薄膜界面扩散和力学性能的影响以及拉伸温度对铜/铝薄膜力学性能的影响。结果显示铜原子扩散到铝薄膜的数目比铝原子扩散到铜薄膜的多,铜原子能扩散到铝薄膜的深处,铝原子只在界面处扩散,铝原子的扩散系数比铜原子的扩散系数大。当保温温度较低时,铜铝原子扩散较少,当保温温度升高到800 K时扩散较好。随着保温时间的增加,过渡层厚度先增大后基本保持不变。保温时间不宜过长或过短,当保温1.2 ns时,铜/铝薄膜的力学性能最佳。拉伸温度会影响铜/铝薄膜的力学性能,屈服强度随着拉伸温度的降低而增大。(2)铜/铝双层膜单轴拉伸的研究结果表明:随着层厚的减小,屈服强度先增大后降低,屈服强度的临界尺寸是7 nm。除此之外,我们研究了不同层厚的铜/铝双层膜在原子尺度下的塑性变形行为,结果表明,当铜/铝双层膜的层厚小于7 nm时,铝薄膜和铜薄膜在塑性变形中主要形成了内禀层错。当铜/铝双层膜的层厚达到临界尺寸也就是7 nm时,铝薄膜中主要形成了孪晶,铜薄膜中形成了复杂的堆垛结构,这种结构明显的提高了薄膜的强度。当铜/铝双层膜的层厚增大到17 nm时,铝薄膜中主要形成了内禀层错,铜薄膜中主要形成了为4层的六角密堆结构。此外,随着铜/铝双层膜层厚的减小,压杆位错的密度先平稳变化然后急速增大后降低。当铜/铝双层膜的层厚达到临界点(7 nm),压杆位错的密度达到最大值。(3)铜/铝多层膜单轴拉伸的研究结果表明:铜/铝多层膜的屈服强度显示明显的尺寸效应。随铜/铝多层膜层厚的增加,屈服强度呈现出先是增大后降低的趋势。此外,并对铜/铝多层膜在塑性变形过程中位错演变过程进行了研究,发现铜/铝多层膜在塑性变形中主要形成了内禀层错和孪晶。层厚为10 nm的铜/铝多层膜的压杆位错的数目达到了最大值,这定量地验证了层厚为10 nm的铜/铝多层膜的屈服强度达到了最大值的模拟结果。