Fcc(111)面薄膜三維生長的計算機模擬.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，薄膜制備技術的應用越來越廣泛。薄膜科學研究成果轉化為生產力的速度愈來愈快。由于薄膜的生長過程非常復雜，用實驗的方法研究薄膜的生長過程存在一定的困難。利用計算機模擬的方法在原子尺度上揭示薄膜形成微觀結構的演化規(guī)律，對改進和優(yōu)化薄膜生長工藝、提高薄膜質量、改善薄膜性質具有重要意義。
　　本文建立了一個基于動力學蒙特卡羅方法(Kinetic Monte Carlo method)的薄膜三維生長模型，模擬基底為Fcc(11

2、1)面900×900的六角晶格，采用周期性邊界條件?？紤]了粒子從高處沉積至基底，粒子在基底表面擴散，層間擴散，繞島形核以及島長大等過程。對Fcc(111)面不同條件下的生長形貌（三角形島，六角形島）進行了分析，并與實驗研究相比較，模擬結果與實驗結果符合得比較好。在此基礎上，對固定沉積位模型不同生長條件（基底溫度、沉積速率、覆蓋率等）的薄膜同質外延生長進行了模擬研究，對缺陷中層錯的幾種情況與Fcc(111)面心立方生長結構相對比，并且考慮

3、了Fcc(111)面上原子隨機的沉積在fcc、hcp位的模型，并將這一模型與固定沉積位模型在不同生長條件下進行對比。
　　模擬研究的結論如下:擴散粒子繞島運動時，其最近鄰粒子對其的束縛能力是引起薄膜生長形貌變化的主要因素;粒子繞島過程使島形貌趨于緊致，形成大量的三重空位，使上層粒子生長概率增大，導致薄膜表面粗糙度增加;Fcc(111)基底結構上島邊緣亞穩(wěn)原子的邊-角，角-邊，邊-邊擴散的各向異性是薄膜生長形貌由六角形島向三角形島轉