随着微机电系统和互联结构材料体系的发展,金属多层膜由于其优异的电学和力学性能而广泛应用。多层膜是指由两种或两种以上的组元材料以一定的原子比或厚度沿垂直于衬底方向交替沉积而形成的薄膜材料,其在纳米尺度下表现出来的尺寸效应会影响其性能。因此,研究纳米多层膜电学和力学性能的尺度效应成为当前研究的热点。本文采用磁控濺射技术制备了不同调制周期(λ=10、25、50、00和150nm)的Cu/Mo及Cu/W纳米多层膜。使用X射线衍射仪、原子力显微镜、透射电子显微镜、四探针测试仪、纳米压入和微小力拉伸实验机等研究了纳米多层膜微观组织、电学性能及力学性能。分析了调制周期变化对所制备的纳米多层膜电学和力学性能的影响规律与机制。探讨了通过调制周期的调整以实现Cu/Mo及Cu/W纳米多层膜的电/力学性能的优化方法。所制备Cu/Mo纳米多层膜主要由Cu和Mo相组成,Cu/W纳米多层膜主要由Cu和W相组成,均无合金相的出现。随调制周期的减小,薄膜的晶粒尺寸减小。多层膜呈现典型的岛状生长形态,表面粗糙度在纳米尺度范围内。纳米多层膜的层状结构清晰、均匀连续,界面清晰且平直,可清楚地呈现多层膜周期变化的调制结构。Cu/Mo及Cu/W纳米多层膜的电阻率均存在尺寸效应。Cu/Mo纳米多层膜的电阻率先增大后减小,在调制周期为25nm时取得最大值。Cu/W纳米多层膜的电阻率随在整个调制周期内都随调制周期的减小而增大。多层膜的电阻率出现的尺寸依赖性主要是晶界散射和界面散射的影响,变化规律符合FS-MS模型。Cu/Mo和Cu/W纳米多层膜经400℃～600℃退火1h后相组成及晶粒尺寸没有明显变化,电阻率也没有发生明显改变。在本实验给定条件下,Cu/Mo和Cu/W纳米多层膜的热稳定性较好。Cu/Mo纳米多层膜的硬度、弹性模量和强度都出现了随着调制周期增加先增大后减小的情况,具有硬度增强效应。Cu/W纳米多层膜的硬度、弹性模量和强度都随着调制周期的减小而增加。采用Hall-Petch关系拟合结果分析可以发现,晶界和界面对位错运动的阻碍作用是造成力学性能尺寸依赖性的主要原因。所研究的Cu/Mo及Cu/W纳米多层膜在调制周期为100nm时均具有最好的电/力学综合性能。