非均质基底表面上团簇生长的Monte Carlo模拟

Monte Carlo方法模拟了在非均质基底表面上团簇的生长过程.非均质基底由规则分布的A，B两类不同性质的物质(不同材料、不同温度等)组成.沉积粒子的初动能为E₀，在不同相基底上单位长度扩散的能耗为E_A,E_B，粒子从A经过相界扩散到B的能耗为E_AB.模拟中粒子的初动能E₀.远大于E_A,E_B，粒子从B过相界到A能耗E_BA取为0.结果表明，沉积在此类基底表面的粒子凝聚成具有分形结构的团簇.当E_AB远大于E_A,E_B时，团簇的数目、团簇的回旋半径、团簇的分形维数均随E₀/E_AB呈周期性变化. 关键词： 分形团簇 非均质基底 Monte Carlo模拟 周期性     

C60团簇与稠密等离子体相互作用的数值模拟

采用球壳层模型研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用．假定离子团中离子之间的位置矢量的取向是随机的，在线性化的伏拉索夫一泊松理论框架下，借助于经典的等离子体介电函数，推导出C60离子团簇的自能和阻止本领的解析表达式．通过数值求解离子团半径变化的运动方程，研究了团簇的库仑爆炸过程，并讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对自能、阻止本领和库仑爆炸的影响．结果发现自能中的尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度，甚至可以稳定C60团簇的结构．     

不同温度下团簇生长的Monte Carlo模拟

引入基底表面束缚能、最近邻粒子间的耦合能以及应力场,对粒子扩散势垒进行修正,采用Monte Carlo方法对不同温度下薄膜生长过程进行模拟研究.结果表明,当400 K≤T ≤ 480 K,所得团簇的平均分支宽度基本保持不变,其值近似为单粒子直径.当500 K≤T ≤ 680 K,团簇分支宽度随着温度的升高而逐渐增大至约4个粒子.随着温度的继续升高,由于粒子较高的活跃性而无法凝聚形成大团簇,团簇包含粒子数的平均值小于2.还研究了不同温度下团簇在生长过程中的形貌演化过程以及团簇数变化规律.     

铜团簇(n=55)结构及能量随温度演变的Monte Carlo 模拟研究

采用Monte Carlo方法及Embeded-Atom Method作用势，以55个铜原子体系为对象，研究了高 温铜团簇的结构及能量.首先计算温度为200?K时Cu₅₅的能量及结构，其结果 与土耳 其Süleyman ?zcelik 等人的研究小组的研究结果符合很好，说明此方法是可靠的.然后， 从12000?K开始逐渐降温，间隔1000?K，每个温度点MCS为10⁶，在达到平衡时 得到体系的结构及能量.结果表明：在10000?K以上时，体系只有少数原子结合在一起成核，成核数很少，且很不稳定，单原子数较多；在10000?K到6000?K温度段，随着温度的降低，体系 结构由单原子双原子数较多渐变到有较多原子结合在一起，形成一个大的成核中心，剩余单 原子、双原子逐渐与成核中心集结；在温度5000?K达到平衡时，体系原子已经完全结合在 一起，没有单个原子存在，体系能量为-11206?eV，在进一步降温的过程中，体系结构由 5000?K时的不对称、不规则渐变到600?K时的规则、对称的双二十面体结构，能量为-168 50?eV；在可视化的显示下，得到一幅十分清晰的关于体系随温度降低的结构演变图. 关键词： 铜团簇 结构及能量 Monte Carlo 模拟 高温     

C60团簇与稠密等离子体相互作用的数值模拟

采用球壳层模型研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用.假定离子团中离子之间的位置矢量的取向是随机的,在线性化的伏拉索夫-泊松理论框架下,借助于经典的等离子体介电函数,推导出C60离子团簇的自能和阻止本领的解析表达式.通过数值求解离子团半径变化的运动方程,研究了团簇的库仑爆炸过程,并讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对自能、阻止本领和库仑爆炸的影响.结果发现自能中的尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度,甚至可以稳定C60团簇的结构.     

H+2,H+3团簇离子在沟道条件下的背散射质子产额测量

采用卢瑟福背散射方法,测得了每质子能量为650 keV的H+2,H+3团簇离子在Si晶体<100>和<110>沟道条件下的质子背散射能谱.结果发现,由于H+2,H+3团簇在晶体中的库仑爆炸和团簇效应,H+2的背散射质子产额大于H+的背散射产额,而H+3的背散射质子产额又大于H+2的背散射质子产额.通过计算,分别得到了H+2,H+3在<100>和<110>沟道方向的背散射质子产额相对于随机方向背散射产额之比随深度的分布.     

C60团簇与等离子体相互作用的分子动力学模拟

用分子动力学模拟方法研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用。在线性化的伏拉索夫-泊松理论框架下,借助于经典的等离子体介电函数,推导了团簇的阻止本领的一般表达式。用数值方法求解了团中离子的运动方程,研究了团簇的库仑爆炸过程,讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对阻止本领和库仑爆炸的影响。结果发现尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度,甚至压缩了团簇的结构,在高速、低密、高温的情况下库仑爆炸进行得更快。     

基于Monte Carlo方法模拟薄膜生长

本文运用Monte Carlo方法,通过计算机模拟研究了真空镀膜过程中沉积速率、自由粒子迁移率、粒子沿分形迁移等对薄膜生长过程的影响。     

H3+团簇离子与固体相互作用

报道了H3+团簇通过碳膜对产生的各种产物的测量结果.分析讨论了三原子离子团簇与固体相互作用中的电荷交换过程.证明在产物的形成中,电荷交换过程起关键作用.分析研究了H3+团簇与固体作用中的团簇效应和尾流效应. 关键词： H3+团簇 电荷交换 团簇效应 尾流效应     

（CuAu3）n和（Cu3Au）n（n=1-15）团簇基态能量和结构的Monte Carlo模拟研究

本文采用Monte Carlo方法和Gupta势函数对（CuAu3）n和（Cu3Au）n团簇的基态能量和结构进行了模拟研究,通过计算平均结合能、结合能的一阶差分和二阶差分,分析了团簇的稳定性。结果表明：(Cu3Au)n 和(CuAu3)n团簇都为立体结构,都是以二十面体为基础形成的; (Cu3Au)n 和(CuAu3)n团簇结构中金原子都有位于团簇表面的倾向;这两类团簇结构的区别在于：在(Cu3Au)n团簇中,铜-金原子混合程度高;而(CuAu3)n团簇中,形成金原子位于表层,铜原子位于中心的层状结构;且当n=3、5、7、9时,(Cu3Au)n 和(CuAu3)n团簇在各自的序列中相对稳定性较邻近团簇高,特别是n=7的团簇,相对稳定性最高。     

磁性单层膜磁学性质的Monte Carlo模拟

采用类Ising模型,利用Monte Carlo方法研究了磁性单层膜中退磁性偶极作用和铁磁性交换作用对系统磁学性质的影响.结果显示,随着偶极相互作用的增加,系统在低温下的磁化出现平台现象,此时磁化曲线可分为2个阶段,在低外场下,温度升高,系统易磁化,在高外场下则反之.这种新奇的磁化行为导致系统的磁熵变在低温低外场下出现大于零的反常行为.在模拟过程中,对长程力作用采用了比较精确的处理方法.     

Justification of a Monte Carlo Algorithm for the Diffusion-Growth Simulation of Helium Clusters in Materials

A theoretical analysis of a Monte Carlo （MC） method for the simulation of the diffusion-growth of helium clusters in materials is presented. This analysis is based on an assumption that the diffusion-growth process consists of first stage, during which the clusters diffuse freely, and second stage in which the coalescence occurs with certain probability. Since the accuracy of MC simulation results is sensitive to the coalescence probability, the MC calculations in the second stage is studied in detail. Firstly, the coalescence probability is analytically formulated for the one-dimensional diffusion-growth ease. Thereafter, the one-dimensional results are employed to justify the MC simulation. The choice of time step and the random number generator used in the MC simulation are discussed.     

微结构X射线源中电子与阳极作用的蒙特卡罗模拟

根据电子多重散射理论,基于蒙特卡罗方法研究不同能量电子垂直入射不同材料的阳极靶后,电子在阳极靶内的沉积能量分布,及X射线发射位置的能量分布.结果表明：电子在靶内的轨迹扩展和入射电子能量、靶材料有关,99%电子能量沉积在近似圆柱形区域内.且电子在入射方向上的沉积能量分布不是直接递减,而是先递增到一定深度后再递减,符合电子背散射理论.说明X射线产生区域是在距表面一定深度区域内.另外,通过对比分析发现金刚石膜作为电子吸收光栅是不可行的,但作为热沉材料有很大的潜力.这些结论可为微结构X射线源研究及高亮度高相干X射线源设计提供参考.     

Monte Carlo Simulation of Sculptured Thin Films Growth of SiO2 on Si for Applications

A fully three-dimensional Monte Carlo model for simulation of sculptured thin-film growth is presented. After explaining the model, the simulation results are compared with the corresponding experiments, and encouraging consistency is proven. The morphology of sculptured thin films is then compared on periodical patterned and bare substrates. It is shown that there are more uniform structures and hence possible better optical properties by fabricating on patterned substrates. Finally, with the aid of computer simulation, we examine the sell-shadowing effect and our theoretical analysis of simulated morphology data deals with the accuracy of this model.     

激光等离子体相互作用中超热电子输运过程的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗（Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ）方法模拟了激光等离子体相互作用中所产生的超热电子在固体物质中的输运过程，模拟运算采用连续慢化（ＣＳＤＡ）和玻恩（Ｂｏｒｎ）近似的单一散射模型。文中给出了具有单能，束状分布的超热电子在双层固体靶中产生的Ｋα射线强度随表面靶层厚度的变化曲线。     

逆Compton散射的MonteCarlo模拟

研究模拟均匀、各向同性介质内的逆康普顿散射过程的Monte Carlo方法,分析电子速度分布乘抽样法和光子散射方向分布乘抽样法的抽样效率,完善电子速度分布的直接抽样法、光子散射能量分布的乘加抽样法.通过对这四种抽样方法抽样费用的分析和比较,得出各种方法的最适条件,该方法可以模拟更高能的辐射.     

光学相干层析成像系统的蒙特卡罗模拟

将光学相干层析成像系统采样臂的光纤与聚焦系统和被测样品作为一个整体来模拟光学相干层析成像信号的形成机理.通过追迹采样光束中每一光子在聚焦系统和被测样品中的随机传输轨迹,来决定该光子对光学相干层析成像信号是否有贡献及贡献大小.对样品IntralipidTM的模拟结果与实验结果表明：1）高散射系数和弱前向散射是引起光学相干层析成像信号随测量深度增加迅速减弱的主要原因;2）对于确定的聚焦系统,光纤的数值孔径有一最佳取值范围.数值孔径太小,则光学相干层析成像信号很弱;数值孔径超出这一范围继续增大,光学相干层析成像信号变化很小.3）当光纤的光轴偏离聚焦系统的光轴h距离时,光学相干层析成像信号随h的增加而减弱.     

具有表面弛豫的液体自扩散的Monte Carlo模拟

研究多孔介质中液体的自扩散行为能获得介质的微观结构信息,有助于了解介质中液体的传输性质.以具有不同孔隙大小的无限长圆柱体模型中的液体为对象,采用Monte Carlo随机行走方法,模拟存在表面弛豫时液体的自扩散系数和核自旋磁化强度随时间的变化,导出将NMR弛豫参数和随机行走参数联系在一起的表达式.结果表明:在快扩散区,液体的核自旋磁化强度随弛豫时间呈单指数衰减,且自扩散系数在短时情况下独立于表面弛豫率;在慢扩散区,液体的核自旋磁化强度衰减和自扩散系数在短时情况下均与表面弛豫率无关.模拟结果与理论分析相吻合,可用于求解介质的表面积与体积之比及孔径大小等结构信息.     

具有表面弛豫的液体自扩散的M0nte Carlo模拟

研究多孔介质中液体的自扩散行为能获得介质的微观结构信息,有助于了解介质中液体的传输性质.以具有不同孔隙大小的无限长圆柱体模型中的液体为对象,采用Monte Cado随机行走方法,模拟存在表面弛豫时液体的自扩散系数和核自旋磁化强度随时间的变化,导出将NMR弛豫参数和随机行走参数联系在一起的表达式.结果表明:在快扩散区,液体的核自旋磁化强度随弛豫时间呈单指数衰减,且自扩散系数在短时情况下独立于表面弛豫率;在慢扩散区,液体的核自旋磁化强度衰减和自扩散系数在短时情况下均与表面弛豫率无关.模拟结果与理论分析相吻合,可用于求解介质的表面积与体积之比及孔径大小等结构信息.     

二元合金表面偏析的Monte Carlo方法模拟

详细介绍了二元合金表面偏析的Monte Carlo模拟方法,并应用改进的分析型嵌入原子模型结合Monte Carlo方法模拟研究了Pd-Au合金表面成分及其剖面成分分布,发现Au在表面偏析,并同已有实验结果进行了比较.