硅碳氧(SiCO)薄膜在锂电池电极和气体传感器等领域具有广阔的应用前景,而力学可靠性的分析及预测是其在商业化应用亟需解决的关键问题,目前对SiCO基薄膜塑性和断裂等关键力学行为的研究尚未充分展开,而目前主要采用的纳米压痕测试技术在此方面的研究存在一定局限性。有限元方法可以表征材料弹-塑性应力分布,利用有限元仿真模拟为实验提供依据,能显著提高材料系统的设计效率。而扩展有限元方法能描述裂纹扩展过程,通过分析可获得能量释放率和断裂韧性等参数,对于薄膜-基体的断裂问题研究更具优势。本文基于扩展有限元和纳米压痕模拟对硅碳氧基薄膜的塑性行为和断裂性能进行了评价和预测。为提高模型的准确性,提出了增加界面层描述薄膜体系不同材料界面的力学行为,并通过不断修正应力-应变关系,来拟合实验得到的载荷位移曲线。结果证明,界面层的加入明显优化了界面区域载荷位移曲线的拟合精确度。在此基础上,对SiCO/Si基体体系进行纳米压痕模拟及分析,计算获取了具有不同杨氏模量SiCO薄膜的载荷位移曲线,计算得到压痕过程各阶段的杨氏模量、硬度和能量释放率与实验数据较为吻合,并成功地捕捉了界面断裂的力学行为。通过计算体系的应力-应变关系、屈服强度和强度系数,得到了薄膜体系的塑性特征,并探讨了不同基体对薄膜体系力学行为的影响。此外,对SiCN/SiCO/SiCN/PEOX多层膜体系的力学行为进行了研究,探讨了SiCN薄膜和SiCO薄膜杨氏模量的变化对薄膜体系界面强度的影响,计算得到不同压痕深度下的能量释放率与实验结果相符。