利用双室高真空多功能磁控溅射装置，在背底真空优于2×10^-5Pa、溅射Ar气气压0.3 Pa、溅射功率100 W的条件下，以30 mm×3 mm×380μm的Si（100）为基体，室温直流溅射沉积设计调制比为1、设计调制周期为5-40 nm的Fe/Cu纳米多层薄膜。利用小角/广角X射线（SA/WAXRD）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）分析Fe/Cu纳米多层薄膜的成分、相结构和界面结构等调制结构。利用表面轮廓仪和纳米压痕仪测量Fe/Cu纳米多层薄膜残余应力和纳米硬度。测定的Fe/Cu纳米多层薄膜的调制比约为1，调制周期为5.63-34.0 nm，与设计值吻合。在各调制周期下，Fe/Cu纳米多层薄膜界面清晰，近基体平直，后渐呈波浪状，基体与多层薄膜之间存在2 nm厚的非晶层。Fe亚层为具有（110）择优取向的bcc-Fe，Cu亚层为具有（111）择优取向的fcc-Cu。调制周期为5 nm的Fe/Cu多层薄膜的界面局部存在共格，Fe亚层为体稳定bcc-Fe，Cu亚层为体稳定fcc-Cu与亚稳bcc-Cu交替变化的结构。两种亚层的晶粒均为贯穿亚层生长的柱状晶，调制周期由5 nm增至40 nm，平均晶粒尺寸由5 nm增至19 nm。Fe/Cu纳米多层薄膜的残余应力为张应力，沉积后随时间的变化释放不显著，调制周期由5 nm增至40 nm，残余应力由183 MPa增至627 MPa，主要归因于晶粒尺寸的变化和热失配的作用。Fe/Cu纳米多层薄膜的硬度随调制周期由5 nm增至40 nm，先增大后减小，调制周期10 nm达到峰值7.29±0.29 GPa。Fe/Cu纳米多层薄膜亚层的模量差异和亚层的互混程度决定多层薄膜的硬化性能。