超薄膜生長的動力學仿真.pdf

1、超薄膜生長描述的是薄膜生長初期膜層的形成過程，在該過程中的粒子動力學行為以及膜層的微觀結(jié)構(gòu)演化對于薄膜后期的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有著很大的影響?；谟嬎銠C技術的動力學蒙特卡羅模擬可以深入了解表面粒子的吸附、擴散、成核及再蒸發(fā)過程，為優(yōu)化實驗制備工藝、改善薄膜質(zhì)量、補充相關理論等提供了可靠依據(jù)，因而在薄膜科學領域具有十分重要的研究意義。
　　 基于薄膜生長理論，本論文首先建立了超薄膜生長的晶格-動力學蒙特卡羅模型，研究了單晶Si在Si(11

2、1)面上的生長初期的動力學過程，討論了不同基底溫度、沉積時間等條件下，吸附粒子的表面擴散過程對于薄膜表面形貌的影響。本文的仿真結(jié)果與已有的相關理論基本符合，證明了模型的合理性。
　　 本論文通過改進表面生長的晶格模型來建立超薄膜生長的準連續(xù)-動力學蒙特卡羅模型，并研究了采用電子束蒸發(fā)技術在非晶SiO2基底上制備多晶硅薄膜的初期動力學過程。本文發(fā)現(xiàn)薄膜結(jié)晶度隨基底溫度的變化的曲線變化率出現(xiàn)了拐點，而且拐點處的制備溫度使得多晶硅的平

3、均晶粒尺寸發(fā)生突變，本文將這個特殊的溫度點稱為轉(zhuǎn)變溫度Tt(Transition temperature)。文中研究了沉積速率、基底材料性質(zhì)對于轉(zhuǎn)變溫度的影響，通過仿真預測相關的工藝參數(shù)使轉(zhuǎn)變溫度往低溫區(qū)轉(zhuǎn)移，從而可以在更低的溫度下采用電子束蒸發(fā)法多晶硅薄膜的制備并滿足工業(yè)上的需求。
　　 為了提高計算機執(zhí)行效率，本論文研究了粒子-概率、粒子-密度和首通動力學蒙特卡羅算法的基本思想，探討了這些混合動力學蒙特卡羅算法在薄膜生長中的