液相基底温度对沉积银原子及其团簇凝聚过程的影响

研究了沉积银原子及其团簇在液相基底(硅油)表面的凝聚过程随基底温度的变化关系.实验结果表明:当硅油基底温度升高时,沉积银原子及其团簇的凝聚过程仍基本符合二阶段生长模型; 样品具有明显的边缘效应,在样品中心区域,凝聚体的覆盖率比边缘的相应值小,样品中心区域的凝聚体覆盖率先随薄膜名义厚度的增加迅速增大,然后逐渐趋于饱和,覆盖率趋于饱和时的膜厚值随基底温度的升高而降低; 对于一定的薄膜名义厚度,硅油基底温度越高,中心区域的凝聚体覆盖率越小.银原子凝聚体的分枝平均长度随基底温度的演化过程也具有类似的规律.对沉积银 关键词： 薄膜 液相基底 分枝状凝聚体 生长模型     

无格点基底表面的杂质分布对分枝状凝聚体的影响

根据含杂质熔融玻璃表面金原子凝聚的实验规律，在原子团簇具有随机的线扩散步长和刚性转动角的特征条件下，建立了含杂质无格点基底表面上改进的杂质限制团簇-团簇(IRCCA)凝聚模型.对团簇的扩散、刚性转动以及凝聚全过程进行了计算机模拟，系统地研究了杂质区域分布情况对分枝状凝聚体诸多特性的影响.结果表明规则分布的杂质对凝聚体生长的影响比随机分布的杂质大，导致杂质规则分布的基底表面上的分枝状凝聚体的数密度更大，分枝状凝聚体的回旋半径，凝聚体平均大小及分形维数更小. 关键词： 薄膜生长 Monte Carlo模拟 分形 杂质     

沉积在液相基底表面磁性薄膜的形成机理和特性研究

采用气相沉积方法在硅油基底表面成功制备了一种具有近似自由支撑的新型铁薄膜系统，并研究了其生长机制、内应力分布以及低温磁特性．实验发现，此类铁薄膜的生长机制与沉积在液相基底表面非磁性薄膜的情况类似，即服从二阶段生长模型．在固定基底温度的条件下，当沉积速率较小时，可制得近似透明的连续铁薄膜，薄膜中呈现明显的特征尺寸达10^2μm数量级的带状准周期有序结构，它是由铁薄膜样品中内应力释放时所引起的薄膜板块间相互挤压而逐渐形成的．当沉积速率较大时，制得的连续铁薄膜呈金属色．实验发现，在临界温度Tc=10—15K附近，具有金属色的铁薄膜样品的矫顽力Hc有一明显的极大值峰．研究表明，这一奇异的矫顽力特性与液相基底表面铁薄膜中的原子团簇尺寸分布、无序的薄膜表面磁各向异性以及团簇间的磁性相互作用等因素有关．     

无序杂质区域对沉积在胶体基底表面的金原子凝聚体分形结构的影响

由于受基底表面无规分布杂质的影响,沉积在熔融玻璃基底表面的金原子凝聚形成了具有特殊结构的分形凝聚体.根据这一实验结果,建立了各向异性的团簇团簇凝聚模型,对此类胶体基底表面的金原子分枝状凝聚体的生长过程进行了计算机模拟,研究了无规分布的杂质区域对凝聚体各种参数的影响,其结果与实验相符合 关键词： 薄膜生长 MonteCarlo模拟 分形     

含杂质无格点基底表面分枝状凝聚体的计算机模拟

根据含杂质熔融玻璃表面金原子凝聚的实验规律，在原子团簇具有随机的线扩散步长和刚性 转动角度的特征条件下，建立了含杂质无格点基底表面的各向异性团簇-团簇凝聚模型，对 团簇的无规扩散、刚性转动以及凝聚全过程进行了计算机模拟，系统地研究了基底表面无规 分布的杂质区域对分枝状凝聚体诸多特性的影响，所得结果与实验事实相符合. 关键词： 薄膜生长 Monte Carlo模拟 分形     

硅油基底表面铁薄膜的生长机理及表面有序结构

利用直流溅射方法在液体基底(硅油)表面成功制备出金属铁薄膜系统，研究了其生长机理及特征的表面有序结构.实验发现铁薄膜的生长过程与液相基底表面非磁性金属薄膜的情况类似，基本服从二阶段生长模型.连续铁薄膜中可观测到尺寸巨大的圆盘形有序结构，其生长演化与溅射功率、沉积时间和真空环境中的生长时间等实验条件密切相关.实验证明，此类有序结构是在薄膜内应力作用下，铁原子及原子团簇在液体表面自由扩散迁移，并最终在硅油基底表面某些区域成核凝聚所致.在较大溅射功率和沉积时间条件下，圆盘外部区域的铁薄膜中形成周期分布的波纹褶皱，其波长约为10 μm，波峰基本与圆盘的边界平行.进一步研究表明：在沉积过程中，由于沉积铁原子的局域能量作用，导致硅油的表面层结构发生改变而形成一聚合物层；在随后的冷却过程中，聚合物层的强烈收缩使铁薄膜处于很大的压应力场中，促使薄膜起皱形成波纹结构. 关键词： 液体基底 铁薄膜 生长机理 有序结构     

银原子在液体基底上的凝聚特性

研究了沉积在液体基底表面上的银原子的扩散和凝聚特性．实验结果表明：银原子在液体表面先形成准圆形的团族，然后通过无规扩散而逐渐凝聚成具有分枝状的凝聚体．准圆形团簇的平均半径以及凝聚速率均随沉积速率的变化而变化．还提出了一个凝聚速率概率模型，计算结果与凝聚速率的实验曲线相符合． 关键词：     

准自由支撑铝薄膜中有序表面结构的自组织生长

利用真空热蒸发方法在液体基底表面成功制备出具有自由支撑边界条件的金属铝薄膜系统，研究了薄膜中自发形成的自边界向内部区域逐渐生长而呈带状分布的有序表面结构.该有序结构的形成与薄膜厚度、沉积速率和真空环境中的生长时间等实验参数密切相关，其形成过程可用一个三阶段生长模型来描述.实验证明此类有序结构是在薄膜内应力作用下，铝原子及原子团簇在液体表面自由扩散凝聚所致.进一步的理论研究表明：基于特征的边界条件和固液相互作用，该自由支撑铝薄膜系统中包含了丰富的正弦形内应力分布，各种具有不同振幅和频率的正弦形内应力的合成可形成矩形状畴块和带状有序结构. 关键词： 液体基底 铝薄膜 自组织生长 有序结构     

具有排斥相互作用的原子团簇非平衡系统研究

在无格点基底表面建立了存在排斥相互作用的原子团簇凝聚及扩散模型，对沉积在均匀带电硅油基底表面的银原子凝聚过程进行了研究.结果表明：当沉积原子凝聚成稳定的原子团簇后，由于带同种电荷，团簇之间存在库仑排斥作用，团簇数密度随时间呈指数形式衰减，衰减时间常数为Oa_a；两团簇相互离散的相对平均速率V与它们之间的相对距离L在 统计意义上成正比，即V=HL.停止沉积后初期,H≈Oa_a，然后随着扩散时间的增 加，H逐渐趋于零；随着液体基底黏滞系数增加，摩擦力增大，H逐渐减小，摩 关键词： 排斥相互作用 团簇 扩散     

金原子在熔融玻璃表面的凝聚特性

研究了沉积在熔融玻璃表面的金原子的扩散、凝聚以及结晶行为.实验结果表明:金原子在胶状的玻璃表面先形成具有特征结构的网状薄膜,其中金原子晶粒直径约为20nm;然后网孔逐渐增大直至薄膜破裂,金原子凝聚成准圆形的团族,其饱和直径约为1.2μm,扩散系数为10^-7—10^-8cm²/s数量级;通过快速且准无规地扩散,准圆形团簇最终凝聚成直径约为50μm的大型分枝状凝聚体 关键词： 薄膜 凝聚 扩散     

带电液体基底表面银原子的凝聚和扩散行为

研究了沉积在带电液体基底(硅油)表面的银原子的凝聚以及扩散行为.先采用热阴极电子发射方法使液体基底表面均匀带电,然后用蒸发沉积方法将银原子沉积到带电的液体基底表面.实验发现:被沉积的银原子首先凝聚成直径约为12μm的准圆形团簇,然后由于库仑排斥力作用而相互离散,所有团簇均向基底的四周边缘漂移;基底表面的团簇数密度n随时间t指数衰减,衰减时间常量Of≈11×10-4s-1;两团簇相互离散的相对平均速率V与它们之间的相对距离L在统计意义上成正比,即V=HL,其中沉积刚结束时常量H≈29×10-4s-1,然后随扩散时间t而逐渐趋于零.分析表明:由于带电银原子团簇的扩散运动,使基底表面的电荷重新分布,基底表面的电场随时间逐渐趋向于处处均匀 关键词： 薄膜 扩散 凝聚     

液相基底表面金属原子团簇的微观结构及其演化

由于与单颗原子、分子以及高分子在结构上的显著差异,原子团簇具有独特的物理和化学性质,该领域的研究在理论和应用方面均具有重要意义.最近几年来,人们对原子团簇微观结构及其稳定性的研究取得了较大进展,特别在原子团簇的幻数结构、结合能及稳定性等方面的研究成果引起了人们高度关注.文章简要介绍了该领域的主要进展,并对生长在液相基底表面的金属原子团簇的微观结构及其演化规律进行了介绍.     

沉积在硅油表面上的Ag原子分形凝聚体

研究了沉积在硅油表面上的Ag原子团簇,经过随机扩散和转动,最终形成大尺度分形凝聚体的凝聚过程．研究结果表明：Ag原子团簇在这种液体基底上的转动为随机转动,转动角位移的方均值<(Δθ)²>和测量时间间隔Δt满足广义爱因斯坦关系<(Δθ)²>=4D_θΔt．随机转动系数D_θ与凝聚体面积S满足指数关系D_θ∝S^{－γ_θ,其中指数γ_θ＝2.4±0. 关键词：}     

改进的DLA方法模拟薄膜二维生长

对经典的DLA模型进行改进，研究了薄膜的二维生长过程.通过改变表征吸附原子在基底扩散 能力的参量D_T，D_C以及表征沉积速率的参量D_V，得到 了与实验一致的薄 膜分形生长模式和团状生长模式.分析了薄膜的形核阶段原子团的大小分布，以及不同条件 下原子团的数目和大小随覆盖度的变化. 关键词： DLA 薄膜生长 分形生长 团状生长     

液相电化学法制备类金刚石薄膜及其摩擦性能研究

采用自行设计的液相法沉积装置,以甲醇有机溶剂作为碳源,利用液相电化学沉积技术在不锈钢及Si基底上制备了类金刚石薄膜;用扫描电镜、Raman光谱仪表征了沉积薄膜的表面形貌和结构;用UMT-2M摩擦磨损试验机对两种沉积薄膜进行了摩擦性能测试。结果表明:经电化学沉积的类金刚石薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;Raman光谱在1 332cm-1处有强的谱峰,与金刚石的特征峰相吻合,其中不锈钢基底上薄膜的sp3含量更高;不锈钢基底沉积膜的摩擦系数为0.12,Si片基底沉积膜的摩擦系数为0.10;不锈钢基底沉积膜的耐磨性较Si片沉积膜高。     

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     

低能Pt原子团簇沉积过程的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟系统研究了低能Pt38,Pt141和Pt266原子团簇与Pt(001)表面的相互作用过程,详细分析了初始原子平均动能为0.1,1.0和10eV的原子团簇的沉积演化过程及其对基体表面形貌的影响.研究表明,初始原子平均动能是描述低能原子团簇的重要参量.当团簇的平均原子动能较低时,团簇对基体表层原子点阵损伤较小,基本属于沉积团簇;随着入射团簇的原子平均动能的增加,团簇对表层原子点阵结构的破坏能力增强,当团簇的原子平均动能增加到10eV时,团簇已经显现出注入特征.低能原子团簇对基体表面形貌的影响 关键词： 分子动力学模拟 低能原子团簇 载能沉积     

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。     

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.     

沉积工艺对二氧化锆薄膜生长特性影响的研究

利用反应离子束溅射、反应磁控溅射和电子束蒸发在K9基底上沉积ZrO2薄膜，并用原子力显微镜对薄膜表面形貌进行测量。通过数值相关运算，对不同工艺条件下薄膜生长界面进行定量描述，得到了薄膜表面的粗糙度指数、横向相关长度、标准偏差粗糙度等参量。由于沉积条件的不同，薄膜生长具有不同的动力学过程。在反应离子束溅射和反应磁控溅射沉积薄膜过程中，薄膜生长动力学行为均可用Kuramoto-Sivashinsky方程来描述，电子束蒸发制备薄膜的过程可以用Mullins扩散模型来描述，并发现在沉积薄膜过程中基底温度和沉积过程的稳定性对薄膜表面特征影响很大。