【摘 要】
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随着纳机电系统(Nano-electromechanical system，NEMS)技术的进步，纳米薄膜、纳米梁、纳米线、纳米管和纳米带等各种纳米结构的机械特性都受到了普遍的关注。由丁NEMS器件的尺
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随着纳机电系统(Nano-electromechanical system，NEMS)技术的进步，纳米薄膜、纳米梁、纳米线、纳米管和纳米带等各种纳米结构的机械特性都受到了普遍的关注。由丁NEMS器件的尺寸较小、比表面积增人，传统宏观的连续理论难以解释小尺寸效应以及表面效应。为了得到高可靠性的NEMS器什，深入理解纳米尺度卜诸如杨氏模量和硬度等机械特性是至关重要的。其中，NEMS器件中最常见的、最简单的结构--纳米薄膜或纳米板的机械特性成为近年的研究热点领域之一。
本文采用分子动力学计算软件---Forcite研究了温度在100K～500K之间硅(100)面 8 层和16层原子厚纳米薄膜的两个方向[110]与[110]的杨氏模量随温度变化的特性。得到结论如下：第一，[110]与[110]的杨氏模量在数值的大小上差别较大，[110]方向上的杨氏模量要比[110]方向上的杨氏模量大，[110]与[110]不再等效。这主要是由于表面弛豫与重构使得两个方向的表面应力不同造成的。第二，硅纳米薄膜线性热膨胀系数的绝对值比体硅的大。即说明，纳米薄膜对于热膨胀更敏感。薄膜越薄比表面积越大，表面原子占的比重越大，表面效应越明显，热膨胀系数大。第三，虽然[110]与[110]两个方向上的杨氏模量相差较大，但是它们对温度的变化率相差不大。这是温度各项同性的体现。第四，薄膜越薄，杨氏模量随温度的变化率的绝对值越大，这也说明了表面结构对温度的影响更敏感。
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