物理氣相沉積Ti-Si-N納米復(fù)合薄膜生長過程的計(jì)算機(jī)仿真研究.pdf

1、本課題以Ti、Si、N三種粒子共沉積形成的納米復(fù)合硬質(zhì)薄膜為研究對象，初步嘗試用計(jì)算機(jī)來模擬在單質(zhì)Ti薄膜和Ti-Si-N三元薄膜生長過程中，入射粒子的吸附、擴(kuò)散、凝聚成核、團(tuán)簇長大等行為。通過對模擬結(jié)果的分析，來研究沉積過程參數(shù)的變化對薄膜微觀組織及形貌的影響?！　”疚脑诳偨Y(jié)蒙特卡羅(MC)和分子動(dòng)力學(xué)(MD)這兩種計(jì)算機(jī)模擬方法各自特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用將微觀粒子動(dòng)力學(xué)與MonteCarlo方法相結(jié)合的KMC(KineticMonte

2、Carlo)方法來做為本課題研究的計(jì)算機(jī)模擬方法。該KMC模型引入了活粒子的概念，充分考慮了表面所有活粒子都有發(fā)生遷移運(yùn)動(dòng)的可能，同時(shí)也考慮到每次躍遷運(yùn)動(dòng)發(fā)生后所引起的周圍近鄰粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。通過給每個(gè)團(tuán)簇賦以不同的顏色，得到了所需的團(tuán)簇統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。本仿真軟件的設(shè)計(jì)是在VisualBasic6.0的集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行，用戶可方便地輸入待考察的參數(shù)值，并實(shí)時(shí)觀察表面粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。　　模擬結(jié)果表明，在金屬Ti膜生長過程中，當(dāng)基底溫度較

3、低時(shí)，成核數(shù)目較多，但團(tuán)簇尺寸較??；當(dāng)基底溫度較高時(shí)，形成大尺寸團(tuán)簇的概率增加，團(tuán)簇之間的空隙較小。模擬數(shù)據(jù)也顯示薄膜表面粗糙度隨溫度升高而變得光滑。隨粒子入射速率的增加，薄膜生長呈現(xiàn)三維島狀生長模式，薄膜表面粗糙度也隨之增加。另外，統(tǒng)計(jì)結(jié)果也顯示出，沉積粒子與基底粒子結(jié)合力較強(qiáng)。在金屬Ti膜仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上，在此項(xiàng)研究中對Ti-Si-N三元薄膜的生長進(jìn)行情況進(jìn)行了初步的計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)(包括換位機(jī)制和不換位機(jī)制、激活能參數(shù)調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)