Al原子在Pb基底上的沉积过程研究

利用分子动力学方法模拟了Al原子在Pb基底上的沉积过程. 对Al原子在Pb基底(001)面上沉积的形态与Pb原子在Al(001)基底上沉积的形态做了比较. 由于界面间势垒的不同, 两个体系界面间的形态有明显的差异. 分析了基底温度、基底晶面指向、沉积原子的入射动能对界面间原子混合的影响. 模拟结果显示: 随着基底温度升高, 基底原子的可移动性大大增加, 与沉积原子发生较大程度的混合; 入射能的改变对界面间原子的混合影响很小; 基底表面取不同的晶格指向时, 基底与沉积原子间的混合行为也有明显的不同. 利用径向分布函数分析了沉积原子的入射能对薄膜中原子排列有序性的影响. 较高入射能对应更有序的薄膜结构; 由径向分布函数的结构可以推测Al原子在Pb(001)基底表面沉积时界面间可能有金属间化合物生成. 关键词： Pb/Al体系 沉积过程 分子动力学 入射能     

入射能量对Au/Au(111)薄膜生长影响的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟了Au原子在Au(111)表面低能沉积的动力学过程.采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,通过对沉积层原子结构的分析和薄膜表面粗糙度、层覆盖率的计算,研究了沉积粒子能量对薄膜质量的影响及其机制.结果表明:当入射能量Ein25 eV时,沉积层和基体表层均呈现规则的单晶面心立方(111)表面的排列,沉积原子仅注入到基体最表面两层,随着入射能量的增加,薄膜表面粗糙度降低,薄膜越趋于层状生长,入射能量的增加有利于薄膜的成核和致密化;当Ein 25 eV时,沉积层表面原子结构出现了较为明显的晶界,沉积原子注入到基体表面第三层及以下,随着入射能量的增加,薄膜表面粗糙度增加,沉积层和基体表层原子排列越不规则,载能沉积会降低基体内部的稳定性,导致基体和薄膜内部缺陷的产生,降低薄膜质量.此外,当基体内部某层沉积原子数约等于该层总原子数的一半时,沉积原子将能穿过该层进入到基体内部更深层.     

分子动力学模拟H原子与Si的表面相互作用

通过分子动力学模拟了入射能量对H原子与晶Si表面相互作用的影响. 通过模拟数据与实验数据的比较, 得到H原子吸附率随入射量的增加 呈先增加后趋于平衡的趋势. 沉积的H原子在Si表面形成一层氢化非晶硅薄膜, 刻蚀产物(H₂, SiH₂, SiH₃和SiH₄)对H原子吸附率趋于平衡有重要影响, 并且也决定了样品的表面粗糙度. 当入射能量为1 eV时, 样品表面粗糙度最小. 随着入射能量的增加, 氢化非晶硅薄膜中各成分(SiH, SiH₂, SiH₃)的量以及分布均有所变化. 关键词： 分子动力学 吸附率 表面粗糙度 氢化非晶硅薄膜     

非均匀基底上三维薄膜生长的模拟研究

考虑原子在基底表面的扩散、沿岛周界的扩散和不同层间的扩散以及非均匀基底上表面吸附能分布的各向异性，建立起非均匀基底表面上原子扩散和三维薄膜生长的动力学蒙特卡罗模型.模拟得到在不同生长条件下出现的层状生长、岛状生长和混合生长三种生长模式和相应的多层薄膜生长形貌图.通过统计三维薄膜中原子在各层的分布，计算薄膜的表面粗糙度，得到薄膜生长模式与生长条件之间的关系. 关键词： 薄膜生长 非均匀基底 动力学蒙特卡罗模拟     

H��C/Be��ϲ��໥���õķ��Ӷ���ѧģ��

利用分子动力学方法研究了H原子与C/Be样品的相互作用过程,当H原子轰击C/Be样品时,发现有一些H原子渗入样品中并且滞留在样品中,H原子的滞留率随H原子的初始入射能量的升高呈线性增长,有些沉积在样品中H原子与C原子相互作用形成H-C键。溅射产物以H原子和H2分子为主。H和H2的产额率随初始入射能量的变化趋势相反,分析了不同机制下产物H和H2的产额率随初始入射能量的关系,且通过分析H原子的入射能量和样品的原子密度的关系来研究轰击后的样品,发现样品中原子分布变化很小,同时分析了化合物中的化学键分布变化较小,只是其化学键的分布峰向样品表面移动。     

二氧化锆薄膜表面粗糙度的研究

采用电子束蒸发工艺,利用泰勒霍普森相关相干表面轮廓粗糙度仪,研究了不同基底粗糙度、不同二氧化锆薄膜厚度以及不同的离子束辅助能量下所沉积的二氧化锆薄膜的表面粗糙度。结果表明：随着基底表面粗糙度的增加,二氧化锆薄膜表面粗糙度呈现出先缓慢增加,当基底的粗糙度大于10nm后呈现快速增加的趋势;随着二氧化锆薄膜厚度的增加,其表面均方根粗糙度（RMS）先减小后增大;随着辅助沉积离子能量的增加,其表面粗糙度呈现出先减小后增加的趋势。     

动力学晶格蒙特卡洛方法模拟Cu薄膜生长

利用动力学晶格蒙特卡洛方法模拟了Cu薄膜在Cu(100)面上的三维生长过程。模型中考虑了四个动力学过程:原子沉积、增原子迁移、双原子迁移和台阶边缘原子迁移,各动力学过程发生的概率由多体势函数确定。讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖率对Cu原子迁移、成核和表面岛生长等微观生长机制的影响;获得了Cu薄膜的表面形貌图并计算了表面粗糙度。模拟结果表明,随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,形状更加规则。低温时,Cu薄膜表现为分形的离散生长,高温时,Cu原子迁移能力增强形成密集的岛。Cu薄膜表面粗糙度随着基底温度的升高而迅速减小;当基底温度低于某一临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的增大而增大;当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的变化很小,基本趋于稳定。     

低能Pt原子与Pt(111)表面相互作用的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法详细研究了低能Pt原子与Pt(111)表面的相互作用所导致的表面吸附原子、溅射原子、表面空位的产生及分布规律,给出了表面吸附原子产额、溅射原子产额和表面空位产额随入射Pt原子能量的变化关系.模拟结果显示:溅射产额、表面吸附原子产额和表面空位产额随入射原子的能量的增加而增加,溅射原子、表面吸附原子的分布花样呈3度旋转对称性质;当入射粒子能量高于溅射阈值时,表面吸附原子主要是基体最表面原子的贡献,入射粒子直接成为表面吸附原子的概率很小.其主要原因是:当入射粒子能量高于溅射能量阈值时,入射 关键词： 分子动力学 低能粒子 表面原子产额 空位缺陷 溅射     

非晶氧化钛薄膜形成过程中钛离子能量对表面结构影响的机理

研究了非晶氧化钛薄膜沉积过程中入射钛离子能量对表面结构形成机理以及薄膜特性的影响.模拟结果表明,通过提高入射钛离子能量,可以有效降低成膜表面粗糙度,从而减小薄膜表面的光学散射损耗.研究发现,当入射离子能量提高后,薄膜生长模式从"岛"状生长过渡到了"层"状生长,且离子入射点附近的平均扩散系数也有显著增加,这有利于形成更加平整的高质量薄膜表面.     

六方晶格基底上薄膜生长的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo（MC）方法,模拟研究了六方晶格基底上薄膜生长的初始阶段岛的形貌和岛的尺寸与薄膜覆盖度以及入射粒子沉积速率之间的关系. 结果表明在基底温度为300K时,岛的形貌主要表现为分形生长,随着薄膜覆盖度的增加,岛的分形枝簇变大,岛的数目不断减少. 在同样的温度下,随着入射粒子沉积速率的增大,薄膜表面的形貌逐步由少数聚集型岛核分布状态向众多各自独立的离散型岛核分布状态过渡. 进一步研究得出,薄膜覆盖度和入射粒子沉积速率对粒子扩散能力的影响最终导致岛的形貌发生了改变.     

The deposition of Fe or Co clusters on Cu substrate by molecular dynamic simulation

A molecular dynamic method is used to simulate the film growth process of Fe or Co clusters depositing on Cu substrate with low energy. The tight-binding (TB-SMA) many-body potential is used to simulate the interaction between atoms. The effects of different incident energies and/or substrate temperatures on the surface roughness, layer coverage function, radial distribution function (RDF), and residual stress are investigated. From the simulation results, as the substrate temperature and/or incident energy is increased, the surface roughness of the grown film could be reduced, and the interface intermixing is increased. Also, as compared to Co–Cu system, Fe–Cu system has better surface roughness, less interface intermixing, and similar radial distribution function as well as average stresses.     

低能Cu13团簇沉积薄膜的分子动力学模拟研究

利用分子动力学模拟方法对Cu₁₃团簇在Fe（001）表面上沉积薄膜进行了研究,分析了不同沉积条件对薄膜生长模式的影响,对比分析了不同沉积条件下表面粗糙度、缺陷分布和外延度等薄膜性质的差异。Cu₁₃团簇的初始沉积能量范围为0.1~10.0 eV/atom,沉积率为1.0 clusters/ps,衬底温度分别为300,700和1 000 K。模拟结果表明:团簇初始沉积能量主要影响薄膜生长模式,当初始沉积能量为7.5 eV/atom的Cu₁₃团簇沉积到温度为300 K的Fe（001）表面时,可形成表面光滑、内部缺陷少和较好外延度的高质量Cu薄膜。     

Molecular dynamics investigation of deposition and annealing behaviors of Cu atoms onto Cu(0 0 1) substrate

The deposition growth and annealing behaviors of Cu atoms onto Cu(0 0 1) are investigated in atomic scale by molecular dynamics (MD) simulation. The results indicate that the film grows approximately in a layer-island mode as the incident energy is from 1 to 5 eV, while surface intermixing can be significantly observed at 10 eV. The surface roughness of the film decreases with increasing the incident energy, and the film after annealing becomes smoother and more ordered. These phenomena may be attributed to the enhanced atomic mobility for higher incident energy and thermal annealing. It also indicates that atomic mixing is more significant with increasing both the incident energy and substrate temperature. In addition, the peak-to-peak distances of radial distribution function (RDF) clearly indicate that the films before and after annealing are still fcc structure except for that at the melting temperature of 1375.6 K. After annealing, the film at the melting temperature returns to fcc structure instead of amorphous. Moreover, the residual stress and Poisson ratio of the film are remarkably affected by the thermal annealing. Furthermore, the density of thin film is obviously affected by the substrate temperature and annealing process. Therefore, one can conclude that high incident energy, substrate temperature and thermal annealing could help to enhance the surface morphology and promote the microstructure of the film.     

Al(001)表面上沉积Ti薄膜的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,研究了Ti原子连续沉积于Al(001)表面上的薄膜生长过程,分析了入射能量为0.1、5 eV和衬底温度为300、700 K时的界面结合及微观结构.模拟结果表明,增加入射能量和衬底温度,使Ti薄膜的表面越光滑;通过径向分布函数和键对分析技术对薄膜微观结构进行分析,发现衬底温度时薄膜微观结构影响较大,温度300 K及以下时,Ti薄膜主要是FCC结构,随着温度升高,FCC结构成分减少,无序结构成分增加,而入射能量则对薄膜微观结构没有明显影响.     

Kinetic Monte Carlo simulation of thin film growth

A three-dimensional kinetic Monte Carlo technique has been developed for simulating growth of thin Cu films. The model involves incident atom attachment, diffusion of the atoms on the growing surface, and detachment of the atoms from the growing surface. The related effect by surface atom diffusion was taken into account. A great improvement was made on calculation of the activation energy for atom diffusion based on a reasonable assumtion of interaction potential between atoms. The surface roughness and the relative density of the films were simulated as the functions of growth substrate temperature and film thickness. The results showed that there exists an optimum growth temperatureT _opt at a given deposition rate. When the substrate temperature approaches toT _opt, the growing surface becomes smoothing and the relative density of the films increases. The surface roughness minimizes and the relative density saturates atT _opt. The surface roughness increases with an increment of substrate, temperature when the temperature is higher thanT _opt.T _opt is a function of the deposition rate and the influence of the deposition rate on the surface roughness depends on the substrate temperatures. The simulation results also showed that the relative density decreases with the increasing of the deposition rate and the average thickness of the film.