薄膜PLD生長的Monte-Carlo模擬.pdf

1、在發(fā)展先進(jìn)的微電子器件、光學(xué)器件、磁器件等方面薄膜都具有廣闊的前景。薄膜生長技術(shù)也在發(fā)展新材料和新器件方面起著越來越重要的作用。因此，不論是理論上還是工藝上，了解不同制膜工藝條件下薄膜生長的物理過程都有著十分重要的意義。事實(shí)上，關(guān)于薄膜生長物理過程在先前就已經(jīng)得到了充分的研究。雖然大部分的研究工作是實(shí)驗(yàn)方面的，但是在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和研究實(shí)驗(yàn)無法得到的物理機(jī)制時(shí)，計(jì)算機(jī)模擬都扮演著非常重要的角色，例如：分子動(dòng)力學(xué)方法，第一性原理分子動(dòng)力學(xué)方

2、法，動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅方法等等。 實(shí)踐證明，動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅方法可以增進(jìn)我們對(duì)薄膜生長過程中原子運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)的認(rèn)識(shí)。但是，這些工作的大部分都是針對(duì)分子束外延生長(MBE)的形核(亞單層原子階段)以及薄膜生長初期穩(wěn)定島形成過程的研究, 注重于二維生長的過程，很少有人研究其它生長方法的特點(diǎn)，例如脈沖激光沉積法(PLD)。尤其值得強(qiáng)調(diào)的是，到目前為止，關(guān)于PLD多晶薄膜生長的三維計(jì)算機(jī)模擬仍未見有過報(bào)道。因此，我們發(fā)展了兩個(gè)新的動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅模

3、型來模擬PLD薄膜的生長過程，并且得到了以下結(jié)果： 1. 發(fā)展了一個(gè)新的二維模型模擬PLD薄膜的生長過程，并且研究了亞單層原子階段脈沖激光持續(xù)時(shí)間對(duì)薄膜生長的影響。我們發(fā)現(xiàn)薄膜PLD生長是明顯不同于MBE的。隨著脈沖持續(xù)時(shí)間的減少，PLD薄膜的島密度增加而島的尺寸減小了。 2. 通過改變PLD生長的基底溫度，我們研究了基底溫度對(duì)PLD亞單層原子生長的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基底溫度相對(duì)比較低時(shí)，PLD生長的薄膜與MBE生長的類