热容在一般情况下是体材料的一个固有属性,而对于薄膜材料而言,由于微尺度效应,热容值不仅是温度的函数,也是一个关于薄膜厚度的函数,同时受薄膜制备方法的影响。这些超常的性质是当前微/纳米器件研究的关键参数,但也同时是十分难获得的参数。本文采用当前最流行的分子动力学计算机模拟算法来研究微机电系统中常用的薄膜的比热容,并对其中主要的薄膜进行了实验测试,文中对影响计算和测试精度及其对应关系的因素进行了讨论。 本文根据实验值建立了薄膜的物理模型,研究选取了可靠的势能函数描述分子间的相互作用,进而利用分子动力学方法,计算了正则系综中厚度为1～5nm范围内的Al、Cu、Si、SiO₂薄膜在100～600K温度范围内的热容值。结果发现,这些薄膜的比热容相对于其体材料有不同程度的减小,而且薄膜热容跟温度、厚度具有一定的关系,这一结果得到了有关文献的印证。本文还讨论了势函数对计算结果的影响,并分析了薄膜中缺陷对计算结果的影响。指出了由于缺陷的存在,会在禁带中引入能级从而造成了声子态密度的升高,致使薄膜的热容值增大。 本文研究采用了表面加工型微量热卡计,选择合适的测试方案测量了Al薄膜的热容值并与模拟结果进行了比较,测量值比计算值偏大,并分析了两者不很吻合的原因。