低能Pt原子與Pt（111）表面相互作用的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、薄膜生長機(jī)制是薄膜科學(xué)研究的重點內(nèi)容之一.在原子水平上研究薄膜生長的微觀機(jī)制對揭示薄膜生長的物理本質(zhì)、發(fā)展薄膜制備技術(shù)和開發(fā)新型薄膜材料都具有極為重要的科學(xué)意義.載能粒子沉積是以離子束技術(shù)和常規(guī)薄膜制備技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的一類具有廣泛應(yīng)用前景的薄膜制備方法,但受研究手段的限制,人們對載能粒子特別是低能粒子沉積的薄膜生長機(jī)制一直缺乏比較全面、系統(tǒng)的了解.本文運(yùn)用分子動力學(xué)方法及EAM原子間相互作用勢模擬了低能Pt原子入射分別替位摻雜Cu

2、、Ag、Au、Ni、Pd等原子的Pt(111)表面上的沉積過程,主要探討了低能沉積原子與基體表面的相互作用機(jī)制及對薄膜生長的影響;并進(jìn)一步將所研究的范圍擴(kuò)大到了6種貴金屬之間的(111)表面相互替位摻雜體系,分析了替位雜質(zhì)影響體系表面穩(wěn)定性的微觀物理機(jī)制及其變化規(guī)律.本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:A.低能原子與基體表面的相互作用:低能Pt原子與Pt(111)表面的相互作用,存在一個濺射能量閾值,大約在30~40eV之間.表面吸附原子、空

3、位缺陷以及濺射產(chǎn)額均隨入射原子能量的增加而增加;表面吸附原子與空位缺陷的數(shù)量與分布,對于薄膜生長模式起著重要作用.在一定范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)靥岣叱练e原子的能量,將有助于擴(kuò)大表面吸附原子及空位缺陷的產(chǎn)額及分布區(qū)域,有利于提高形核密度,降低晶核尺寸,促進(jìn)薄膜的層狀生長.B.替位雜質(zhì)對貴金屬(111)表面穩(wěn)定性的影響:由于凝聚能和原子半徑的差異,貴金屬(111)表面雜質(zhì)替位將改變體系的表面能.相對于基體原子而言,替位雜質(zhì)原子的凝聚能高于基體原子的凝聚

4、能或原子半徑大于基體原子,將導(dǎo)致體系表面能降低;反之,體系表面能升高.通過表面能的變化可以預(yù)測二元合金的表面偏析行為.貴金屬(111)表面雜質(zhì)替位對表面空位形成能的影響則主要取決于替位雜質(zhì)的凝聚能、原子半徑以及合金溶解熱.C.低能原子與摻雜基體表面的相互作用:貴金屬Pt(111)表面引入Cu、Ag、Au、Ni、Pd等替位雜質(zhì),其主要作用是降低了體系的表面能,增加了體系的表面穩(wěn)定性.低能Pt原子與各種摻雜Pt(111)表面相互作用的結(jié)果,