動力學蒙特卡羅方法模擬薄膜外延生長.pdf

1、薄膜生長機制是薄膜科學研究的重要內(nèi)容。隨著現(xiàn)代信息科學技術(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。薄膜初期的生長模式對整個薄膜的質(zhì)量影響很大，因此從原子尺度去研究薄膜生長的規(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驗和計算機模擬，本文運用的是計算機模擬。本文在參考前人工作的基礎(chǔ)上，通過分析了解薄膜生長中亞單層形核及粒子的微觀運動規(guī)律，本文采用動力學蒙特卡羅方法，模擬了兩類不

2、同原子組成的薄膜外延生長時的薄膜形貌。模擬模型是二維的且無應(yīng)力，邊界問題用周期性條件來處理，基底是含有一定晶格數(shù)目的一維理想基底，模擬過程只考慮沉積和吸附原子在表面的擴散過程。本文沒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情況。
　　本研究首先模擬了有活性劑介入時的薄膜形貌;模擬了原子間相互作用能對活性劑原子的影響，模擬結(jié)果表明原子間相互作用能只有滿足EAA＞EBB且(EAA+EBB-2

3、EAB)＞0時，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足該先決條件下模擬了溫度對活性劑原子向上漂浮行為的影響，并且模擬了當相互作用能改變后薄膜形貌隨生長溫度的變化。模擬發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高原子的向上漂浮能力增強，當溫度足夠高時，幾乎所有的活性劑原子都通過交換作用漂浮到了最表層的位置，并且只有當超過某一臨界溫度時活性劑原子才開始向上漂浮;相互作用能改變后薄膜形貌有很大改變，說明了活性劑的選擇不唯一。最后一部分運用動力學蒙

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