纳米金属多层膜由于其组元层的尺度约束与异质界面的影响，表现出在力学，光学，磁学与电传输上不同于块体材料的独特性能。随着电子器件的微型化发展，多层膜充分地体现了纳米材料的尺寸效应、量子效应以及界面效应，目前已经在超大规模集成电路和微电子机械系统得到了广泛应用。本文采用磁控溅射离子镀技术在微电子器件中常用的单晶Si片和柔性聚酰亚胺基片上沉积多层膜，制备了膜层总厚度为1μm，调制周期(λ=hCu+hx，X=Zr或Ta)为25～350nm，调制比(η=hCu/hX，X=Zr或Ta)为0.2～10.5的Cu/Zr和Cu/Ta纳米多层膜。使用X射线衍射技术(XRD)及透射电子显微镜技术(TEM)对多层膜的物相组成，晶体结构以及微观组织结构进行观察和分析，使用四探针测试仪对多层膜的电阻率进行测量分析，探讨微观组织结构对多层膜电学性能的影响，并通过模型对其影响机制进行分析。采用微小力拉伸实验和纳米压入实验对多层膜的屈服强度、硬度和弹性模量等力学性能进行测量和讨论，研究了屈服强度与调制结构之间的影响关系，以及硬度和弹性模量随调制比的变化规律。通过深入研究Cu/Zr、Cu/Ta纳米多层膜的微观结构与电/力学性能之间影响规律，其结果对实现纳米多层膜性能优化具有重要的实践意义。　　 经过研究发现，在磁控溅射制备样品的过程中，沉积速率随着溅射功率的增大而增大。在溅射功率相等时，金属共溅时的沉积速率比单溅时的要大。在Cu/Zr和Cu/Ta多层膜中，随着调制周期的减小，衍射峰强度逐渐减弱且存在不同程度的宽化，表明晶粒尺寸逐渐减小。随着调制比的减小，衍射峰的择优取向趋势明显，Cu衍射峰强度逐渐减弱且宽化，说明Cu晶粒尺寸逐渐减小，而Zr和Ta衍射峰宽化逐渐减弱，即Zr和Ta晶粒尺寸逐渐增大。由于本文选取不同晶格结构组合的多层膜，晶格常数的不同导致晶格畸变，使得衍射峰发生不同程度的偏移。通过TEM观察得知，所制备的多层膜均呈现周期性层状结构，层界面清晰而平直。随着调制周期的减小，晶粒均以极为细小的纳米晶形式存在。随着调制比的减小，Cu晶粒尺寸减小，而Zr和Ta的晶粒尺寸则增大。　　 研究结果表明，随着调制周期和调制比的减小，电阻率逐渐增大，存在临界调制周期和调制比，使得电阻率增大趋势更为显著，表明多层膜的电学性能存在明显的尺寸效应。电阻率随调制比的变化规律能较好的符合Fuchs-Sondheimer和Mayadas-Shatzkes(FS-MS)传输模型，结合模型分析可知，当调制周期恒定时，电阻率随着调制比的减小而增大。在小调制周期下，随着调制比η的减小，Cu层厚度减小使得柱状纳米晶的Cu晶粒尺寸减小且晶粒数量增多，Zr层厚度增大使得纳米晶的Zr晶粒数量增多，多层膜内晶界密度增大，晶界散射作用增强，使得电阻率增大。当η<1时，晶面散射系数R的增大使得模拟值能更好的与η<1时的电阻率值吻合，晶界散射成为了多层膜电输运的主控机制。当η>1时，R值和镜面发射系数P值的变化都能与实验结果相吻合，此时，晶界散射和界面散射成为主控机制。因此，纳米多层膜存在大量晶界和界面等微观调制结构，导致多层膜晶界散射和界面散射行为的不同，两者的竞比关系导致多层膜存在临界调制比，使得多层膜电输运行为的主控机制随之发生转变。　　 研究表明，Cu/Zr多层膜的屈服强度随着调制周期的减小而增大，符合Hall-Petch关系。而Cu/Ta多层膜的屈服强度随着调制周期的减小而减小，符合ReverseHall-Petch关系。Cu/Zr和Cu/Ta纳米多层膜的屈服强度随调制周期的变化出现完全不同的规律，是由于不同金属组合的临界晶粒尺寸不同所导致的。随着调制比的减小，多层膜的屈服强度均呈现不同程度的先增大后减小的趋势，而硬度逐渐增大，弹性模量逐渐减小。多层膜力学性能的主控因素是调制结构对位错运动的阻碍作用。调制比的变化导致调制结构和界面状态发生不同程度的变化，晶格错配和晶体结构差异，位错镜像力以及扩散层对位错运动的阻碍作用有所不同。当Cu/Zr和Cu/Ta多层膜的软硬两调制层厚度相当时，调制结构对位错运动的阻碍作用较好，此时，多层膜的力学性能较好。通过合理调控多层膜的微观结构来实现其力/电综合性能的最优化。