遮蔽效应对抛射沉积模型标度性质的影响

在表面粗糙化生长过程中粒子非垂直入射产生的遮蔽效应是一种长程相互作用, 实验发现非垂直入射时生长表面形貌和生长性质都受到遮蔽效应的影响. 本文通过模拟倾斜入射的抛射沉积模型得到了其标度指数、 表面统计的偏度和峰度以及生长体的多孔性与入射角度的关系, 模拟结果显示标度指数与入射角度的关系是非单调的, 而偏度和峰度的有限尺寸效应也取决于入射角度的大小. 同时本文对以上模拟结果进行了定性的分析.     

含遮蔽抛射沉积模型的有限尺寸效应

含遮蔽抛射沉积模型是在抛射沉积(BD)模型的基础上考虑了粒子以一定的角度分布倾斜入射的情况.本文应用外推方法确定了大尺寸极限下含遮蔽抛射沉积模型的各标度指数,讨论了该模型的有限尺寸效应及其标度性质.从模拟结果可以看出含遮蔽BD模型的有限尺寸效应与BD模型有所不同,遮蔽这种非局域作用可以显著地改变BD模型的标度性质. 关键词： 遮蔽效应 抛射沉积模型 有限尺寸效应 动力学标度     

分形基底上刻蚀模型动力学标度行为的 数值模拟研究

为探讨分形基底结构对生长表面标度行为的影响, 本文采用Kinetic Monte Carlo(KMC)方法模拟了刻蚀模型(etching model)在谢尔宾斯基箭头和蟹状分形基底上刻蚀表面的动力学行为. 研究表明,在两种分形基底上的刻蚀模型都表现出很好的动力学标度行为, 并且满足Family-Vicsek标度规律. 虽然谢尔宾斯基箭头和蟹状分形基底的分形维数相同, 但模拟得到的标度指数却不同, 并且粗糙度指数 α与动力学指数z也不满足在欧几里得基底上成立的标度关系α+z=2. 由此可以看出, 标度指数不仅与基底的分形维数有关, 而且和分形基底的具体结构有关.     

1+1维Wolf-Villain模型奇异标度行为的数值模拟

采用Kinetic Monte Carlo(KMC)方法对描述分子束外延生长(MBE)的1+1维Wolf-Villain模型进行大尺寸和长生长时间的数值模拟研究,以消除渡越行为的影响.计算得到整体和局域标度指数.结果显示,在所模拟的空间和时间尺度范围内,1+1维Wolf-Villain模型仍呈现出固有奇异标度行为.这一结论与López等人最近的理论分析结果不一致.     

1+1维Wolf-Villain模型生长表面高度极值统计分布的数值模拟

为全面研究Wolf-Villain(WV)模型生长表面的统计性质,基于极值统计理论,模拟计算1+1维WV模型在饱和生长阶段表面的极大高度分布(maximal-height distribution,MAHD)和极小高度分布(minimal-height distribution,MIHD).结果表明,MAHD和MIHD在不同的系统尺寸下分别有较好的标度规律,这两个分布之间存在不对称性.其中,MAHD遵循-种常见的极值分布,即广义的Fisher-Tippett-Gumbel(FTG)型分布;而MIHD可以用-个修正的Fisher-Tippett-Gumbel(MFTG)型分布来描述.     

科赫分形基底上受限固-固模型动力学标度行为的数值研究

为分析基底结构对离散生长模型动力学性质的影响, 本文在随机游走指数十分接近而分形维数和谱维数均不相同的科赫格子和科赫曲线分形基底上对受限固-固(restricted solid-on-solid)模型的生长过程进行数值模拟研究. 通过分析表面宽度和饱和表面极值高度的统计行为发现: 随机游走的动力学指数能够对饱和粗化表面的动力学行为起主要贡献. 尽管分形基底具有不同的分形维数和谱维数, 但是在两种分形基底上得到了在误差范围内相同的粗造度指数. 两种分形基底上饱和表面相对生长高度极大(小)值分布分别可以很好的塌缩在一起, 且很好的满足Asym2Sig函数分布.     

随机稀释基底上刻蚀模型动力学标度行为的数值模拟研究

表面界面动力学粗化过程是凝聚态物理领域重要的研究内容,为研究基底不完整性对刻蚀模型动力学 标度行为的影响,本文采用Kinetic Monte Carlo(KMC)方法,分析研究了在随机稀释基底上刻蚀模型(Etching model)生长表面的动力学标度行为.研究发现:尽管随机稀释基底的不完整性会对刻蚀表面的动力学 行为产生显著的影响,导致刻蚀表面粗糙度指数和生长指数有明显的增加, 但其仍基本满足原有的动力学标度规律.此外,本文还对刻蚀表面动力学标度指数的有限尺寸效应进行了 分析讨论.     

Ballistic Deposition模型孔洞生长标度行为的数值模拟

为研究表面界面粗化生长中孔洞的标度行为,在对Ballistic Deposition(BD)模型进行数值模拟的基础上,对模型中孔洞的模拟生长情况进行统计和分析.结果表明,BD模型中孔洞数目随模型生长时间的变化从初始阶段的高于线性而渐趋近于线性,并对该规律进行理论分析.     

二维伊辛模型的畴壁动力学

表面可以改变纳米磁性薄膜的结构和相变温度,畴壁动力学由此成为研究的重点.本文采用动力学蒙特卡罗模拟方法,对二维Ising模型磁畴界面的非平衡动力学展开数值研究.系统初态设为半正半负,即由完全有序但自旋取向完全相反的两部分组成,其间的磁畴壁随时间生长.通过对磁化标度形式的分析,发现畴壁内外的动力学标度形式虽然相同,但临界...     

二维伊辛模型的畴壁动力学

表面可以改变纳米磁性薄膜的结构和相变温度,畴壁动力学由此成为研究的重点。本文采用动力学蒙特卡罗模拟方法,对二维Ising模型磁畴界面的非平衡动力学展开数值研究。系统初态设为半正半负,即由完全有序但自旋取向完全相反的两部分组成,其间的磁畴壁随时间生长。通过对磁化标度形式的分析,发现畴壁内外的动力学标度形式虽然相同,但临界指数在数值上却存在很大差异,相差一个 =1,这是由初始条件导致的。     

Numerical study of anomalous dynamic scaling behaviour of (1+1)-dimensional Das Sarma-Tamborenea model

In order to discuss the finite-size effect and the anomalous dynamic scaling behaviour of Das Sarma-Tamborenea growth model,the (1+1)-dimensional Das Sarma-Tamborenea model is simulated on a large length scale by using the kinetic Monte-Carlo method.In the simulation,noise reduction technique is used in order to eliminate the crossover effect.Our results show that due to the existence of the finite-size effect,the effective global roughness exponent of the (1+1)-dimensional Das Sarma-Tamborenea model systematically decreases with system size L increasing when L > 256.This finding proves the conjecture by Aarao Reis[Aarao Reis F D A 2004 Phys.Rev.E 70 031607].In addition,our simulation results also show that the Das Sarma-Tamborenea model in 1+1 dimensions indeed exhibits intrinsic anomalous scaling behaviour.     

分形基底上受限固-固模型动力学性质的数值模拟研究

为了探讨非完整基底结构对生长表面动力学行为的影响,本文在具有相同分形维数而不同谱维数的谢尔宾斯基箭头和蟹状分形基底上对受限固-固(restricted solid-on-solid,RSOS)模型的生长过程进行了大量的数值模拟研究.通过计算表面宽度和饱和表面极值高度的统计行为对生长表面的动力学行为进行了分析.结果表明,分形基底结构对生长表面的动力学行为具有显著的影响.尽管在两种基底上受限固-固模型的表面宽度均表现出很好的动力学标度行为,仍然满足Family-Vicsek标度规律,但由此计算得到的动力学标度指数并不相同.饱和生长表面的极值高度并不能满足三种常用的极值统计分布,即Weibull,Gumbel和Frechet分布,而是能很好地符合Asym2Sig分布.     

Steady-state scaling function of the (1 + 1)-dimensional single-step model

The steady-state height-height correlation function for the (1 + 1)-dimensional single-step model is calculated in a large-scale Monte Carlo simulation. Analysis of the data yields a universal ratio of scaling amplitudes which differs from the value obtained recently from a mode-coupling calculation. An empirical form for a universal scaling function is also presented.     

Extensive numerical study of the anomalous dynamic scaling of the Wolf-Villain model

In order to study the microscopic physical mechanisms of roughness surfaces exhibiting the anomalous scaling behavior, the Wolf-Villain model in 1+1 and 2+1 dimensions is investigated by the kinetic Monte-Carlo simulation on long time and large length scale (the growth time and the system size are respectively extended to t=2²⁹, for 1+1 dimensions, and t=2²¹, L×L=512×512 for 2+1 dimensions). In the 2+1-dimensional simulations, the noise reduction technique is employed so as to eliminate the crossover effects in the growth process. Our calculations show that the Wolf-Villain model in 1+1 dimensions very probably exhibits intrinsic anomalous scaling behavior in the time and length simulation range of this paper, and the 2+1-dimensional Wolf-Villain model leads to a pyramidal mounded morphology. Some properties of the mounded pattern in the 2+1-dimensional Wolf-Villain model are discussed in the final part of this presentation.