Fcc(110)面上薄膜三维生长的计算机模拟研究
长期以来，人们对薄膜生长过程的研究从实验到理论都做出了大量的工作。因为薄膜的原子尺度的生长过程会影响薄膜的各种应用性能，如光学性质、电学性能及磁学性能等。实验上，可以利用STM和AFM等来观察薄膜形成过程中原子的扩散等行为;理论上，利用计算机模拟薄膜的微观生长过程也有着重要的意义。一方面，计算机模拟可以得到实验中无法观察到的某些过程;另一方面，计算机模拟可以很方便的改变薄膜生长过程中的各种参数如衬底温度、沉积速率等。 本文建立了一个基于动力学蒙特卡洛(Kinetic Monte Carlo)方法的三维模型。基底为300×300面心立方晶格，解释了其晶格排布的各向异性，考虑粒子的沉积的“下漏模型”;在同层扩散中，考虑自由原子扩散及绕岛的各向异性;在层间扩散中，较详细的考虑了自由原子沿台阶上、下跃的情形，其中包括其跨越台阶运动的各向异性及二次下跃;采用周期性边界条件，模拟Fcc(110)面上的薄膜三维生长过程。 利用该模型，研究了自由原子沿台阶上下跃概率、覆盖率、基底温度、沉积速率对薄膜形貌及粗糙度的影响。模拟结果表明:随着自由原子沿台阶上跃概率的增加，三维特征逐渐明显，薄膜粗糙度迅速增加，随后稳定，随基底温度的升高和沉积速率减小，薄膜表面粗糙度逐渐变大;随下跃概率增大，薄膜生长由岛状生长模式转变为准层状生长模式;粒子沿台阶下跃时，随沉积速率减小和基底温度升高，薄膜表面粗糙度先增加后减小。覆盖率增加时，三维条形岛不断长大，粗糙度增加;随着基底温度的升高和沉积速率的降低，岛形貌由分散逐渐向紧致转变，粗糙度增加。
薄膜生长;蒙特卡洛方法;Fcc(110)面;表面粗糙度;计算机模拟
东北大学
硕士
凝聚态物理
李林
2010
中文
O484.1;TP391.9
77
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）