動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅方法模擬薄膜外延生長(zhǎng).pdf

1、薄膜生長(zhǎng)機(jī)制是薄膜科學(xué)研究的重要內(nèi)容。隨著現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，功能性器件更加的趨向于微型化和集成化，如何制備符合需要的高質(zhì)量的薄膜將顯得很重要。薄膜初期的生長(zhǎng)模式對(duì)整個(gè)薄膜的質(zhì)量影響很大，因此從原子尺度去研究薄膜生長(zhǎng)的規(guī)律將有助于提高制膜工藝?，F(xiàn)在研究薄膜的主要手段是實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬，本文運(yùn)用的是計(jì)算機(jī)模擬。本文在參考前人工作的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析了解薄膜生長(zhǎng)中亞單層形核及粒子的微觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律，本文采用動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅方法，模擬了兩類(lèi)不

2、同原子組成的薄膜外延生長(zhǎng)時(shí)的薄膜形貌。模擬模型是二維的且無(wú)應(yīng)力，邊界問(wèn)題用周期性條件來(lái)處理，基底是含有一定晶格數(shù)目的一維理想基底，模擬過(guò)程只考慮沉積和吸附原子在表面的擴(kuò)散過(guò)程。本文沒(méi)有考慮具體是何種材料和原子構(gòu)成，在一定近似基礎(chǔ)上模擬分析了有活性劑介入的薄膜外延生長(zhǎng)情況。
　　本研究首先模擬了有活性劑介入時(shí)的薄膜形貌;模擬了原子間相互作用能對(duì)活性劑原子的影響，模擬結(jié)果表明原子間相互作用能只有滿(mǎn)足EAA＞EBB且(EAA+EBB-2

3、EAB)＞0時(shí)，活性劑原子才表現(xiàn)出向上漂浮的行為。其次在原子間相互作用能滿(mǎn)足該先決條件下模擬了溫度對(duì)活性劑原子向上漂浮行為的影響，并且模擬了當(dāng)相互作用能改變后薄膜形貌隨生長(zhǎng)溫度的變化。模擬發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高原子的向上漂浮能力增強(qiáng)，當(dāng)溫度足夠高時(shí)，幾乎所有的活性劑原子都通過(guò)交換作用漂浮到了最表層的位置，并且只有當(dāng)超過(guò)某一臨界溫度時(shí)活性劑原子才開(kāi)始向上漂浮;相互作用能改變后薄膜形貌有很大改變，說(shuō)明了活性劑的選擇不唯一。最后一部分運(yùn)用動(dòng)力學(xué)蒙

4、特卡羅方法且在原子間相互作用能滿(mǎn)足（EAA+EBB-2EAB）＞0時(shí)模擬了當(dāng)不考慮基底情況直接沉積與考慮基底有一單層A原子這兩種不同情況下納米團(tuán)簇形貌的不同;同時(shí)模擬了在兩種基底情況下，改變生長(zhǎng)溫度、沉積速率和基底晶格長(zhǎng)度對(duì)形成納米團(tuán)簇的影響。模擬結(jié)果顯示:當(dāng)不考慮基底直接沉積原子時(shí)，薄膜內(nèi)部形成大尺寸的納米團(tuán)簇;而當(dāng)基底為一單層A原子時(shí)，薄膜內(nèi)部形成了較多離散的小尺寸團(tuán)簇，且B原子有向上漂浮的趨勢(shì);在本文的模型下，隨著溫度的升高納米團(tuán)