Fcc(111)面薄膜三維生長的計算機(jī)模擬.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，薄膜制備技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。薄膜科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的速度愈來愈快。由于薄膜的生長過程非常復(fù)雜，用實(shí)驗(yàn)的方法研究薄膜的生長過程存在一定的困難。利用計算機(jī)模擬的方法在原子尺度上揭示薄膜形成微觀結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律，對改進(jìn)和優(yōu)化薄膜生長工藝、提高薄膜質(zhì)量、改善薄膜性質(zhì)具有重要意義。
　　本文建立了一個基于動力學(xué)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(kuò)散，層間擴(kuò)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(jìn)行了分析，并與實(shí)驗(yàn)研究相比較，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得比較好。在此基礎(chǔ)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(zhì)外延生長進(jìn)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(jié)構(gòu)相對比，并且考慮

3、了Fcc(111)面上原子隨機(jī)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(jìn)行對比。
　　模擬研究的結(jié)論如下:擴(kuò)散粒子繞島運(yùn)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(dǎo)致薄膜表面粗糙度增加;Fcc(111)基底結(jié)構(gòu)上島邊緣亞穩(wěn)原子的邊-角，角-邊，邊-邊擴(kuò)散的各向異性是薄膜生長形貌由六角形島向三角形島轉(zhuǎn)