低能原子沉积在Pt(111)表面的分子动力学模拟

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,利用分子动力学方法模拟了六种贵金属原子(Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au)分别在Pt(111)表面低能沉积的动力学过程.结果表明:随着入射能量从0.1eV升高到200eV,基体表面原子是按层迁移的,沉积过程对基体表面的影响和沉积原子在基体表层的作用均存在两个转变能量(ET1≈5eV,ET2≈70eV).当入射能量低于5eV时,基体表面几乎没有吸附原子和空位形成,沉积原子在基体表层几乎没有注入产生;当入射能量在5—70eV范围内时,沉积原子在基体表层有注入产生,其注入深度小于两个原子层,即为亚注入,此时吸附原子主要由基体表层原子形成,基体表面第三层以下没有空位形成;当入射能量高于70eV时,沉积原子的注入深度大于两个原子层,将会导致表面以下第三层形成空位,并且空位产额随入射能量的升高而急剧增加.基于分子动力学模拟的结果,对低能沉积作用下的薄膜生长以及最优沉积参数的选择进行了讨论.     

F等离子体刻蚀Si中Lag效应的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟的方法对感应耦合等离子体刻蚀中Lag效应的产生机理进行了研究. 研究结果表明,在刻蚀过程中普遍存在Lag效应,宽槽的刻蚀率明显比窄槽的刻蚀率要高,这是由于宽槽更有利于产物从槽中的逸出;窄槽中产物从槽中逸出的速率较低,较多的产物拥挤在窄槽中降低了入射的F等离子体入射的速度,从而降低了F等离子体到达Si表面的能量,而相同条件下,刻蚀率随能量的降低而降低;另一方面,窄槽中入射的等离子体与槽壁的距离较近,使得入射的F更容易与槽壁表面的Si的悬挂键结合沉积在槽壁表面,使刻蚀出的槽宽度变窄,进一步影响到后继粒子的入射;Lag 效应随槽宽的减小而增强,随温度的升高而减弱,随入射粒子能量的升高而增强. 关键词： 分子动力学 Lag效应 刻蚀 刻蚀率     

Pt(111)表面低能溅射现象的分子动力学模拟

利用嵌入原子方法的原子间相互作用势，通过分子动力学模拟，详细研究了贵金属原子在Pt (111)表面的低能溅射现象.模拟结果显示：对于垂直入射情况，入射原子的质量对Pt (11 1)表面的溅射阈值影响不大.当入射原子的能量小于溅射阈值时，入射原子基本以沉积为主 ；当入射原子的能量大于溅射阈值时，溅射产额随入射原子能量的增加而线性增大；当入射 原子能量达到200 eV时，各种入射原子的溅射产额都达到或接近1，此时入射原子主要起溅 射作用.溅射原子发射的角分布概率和溅射花样与高能溅射相类似.研究表明：与基于二体碰 撞近似的线性级联溅射理论不同，当入射原子能量大于溅射阈值时，低能入射原子的溅射产 额正比于入射原子的约化能量和入射原子与基体原子的质量比.通过对低能入射原子的钉扎 能力分析，提出了支配低能溅射的入射原子反射物理机理. 关键词： 分子动力学模拟、低能溅射     

Ni原子倾斜轰击Pt(111)表面低能溅射现象的分子动力学模拟

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,通过分子动力学模拟详细研究了以不同角度入射的低能Ni原子与Pt (111)基体表面相互作用过程中的低能溅射行为.结果表明:随着入射角度从0°增加到80°,溅射产额Y_s和入射原子钉扎系数S的变化均可以根据入射角θ近似地分为以下三个区域:当θ ≤ 20°时,Y_s和S几乎保持不变,其值与垂直入射时接近,溅射原子的发射角分布和能量分布也与垂直入射时的情 关键词： 分子动力学模拟 入射角 低能溅射     

F原子与SiC(100)表面相互作用的分子动力学模拟

本文采用分子动力学模拟方法研究了F原子(能量在0.5—15 eV之间)与表面温度为300 K的SiC(100)表面的相互作用过程. 考察了不同能量下稳定含F反应层的形成过程和沉积、刻蚀过程的关系以及稳定含F反应层对刻蚀的影响. 揭示了低能F原子刻蚀SiC的微观动力学过程. 模拟结果表明伴随着入射F原子在表面的沉积量达到饱和,SiC表面将形成一个稳定的含F反应层. 在入射能量小于6 eV时,反应层主要成分为SiF₃,最表层为Si-F层. 入射能量大于6 eV时,反应层主要成分为SiF. 关键词： 分子动力学 刻蚀 能量 SiC     

不同温度下Si(001)表面各种亚稳态结构的分子动力学模拟

采用Stillinger-Weber势对不同温度下解理Si(001)表面的原子几何结构进行等温分子动力 学模拟.模拟结果表明Si(001)表面除主要的p(2×1)结构之外，较低温度下还会有双悬挂键 的单原子结构存在；较高温度下表面还会存在c(2×2)和三聚体等亚稳态结构；接近表面熔 化温度时，双悬挂键单原子、c(2×2)和三聚体等亚稳态结构都消失，表面只存在稳定的p(2 ×1)结构. 关键词： 分子动力学模拟 表面结构 Si(001)表面 Stillinger-Weber势     

C20与Si(100)-(2×1)重构表面相互作用的计算机模拟研究

用分子动力学的方法模拟研究了低能C20与Si(100)-(2×1)重构表面的相互作用过程.将描述C、Si结构的Tersoff势和描述原子间短程排斥的KrC势相结合,建立了一个混合势作为原子间的相互作用模型.荷能C20垂直轰击到Si(100)-(2×1)表面后,由于在<110>方向受到非对称力场的作用而产生横向的集体运动,改变的入射能量导致C20与Si(100)-(2×1)表面最接近的垂直距离不同,从而受到不同的横向力场的作用而产生不同的表面运动特性.C20能量耗尽后稳定吸附在Si(100)-(2×1)表面,且只有两个稳定吸附位置,即二聚体(dimer)和"峡谷"(trough)位,这两个吸附位置的存在可用C20与Si(100)-(2×1)表面之间非对称的表面力场分布来定性解释.最终C20与Si(100)-(2×1)表面有强烈的化学键形成.模拟结果与STM的实验观察结果进行了比较.     

异质原子在Cu（001）表面扩散的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟单个增原子Ag,Pd和Cu在Cu（001）表面上的扩散过程.通过对自扩散和异质扩散过程中扩散机制的观察,统计三种不同的增原子在不同温度下的扩散频率,拟合给出扩散势垒和扩散频率的指前因子,并与扩散势垒的静力学计算结果进行比较.结果表明：在800 K以下时,三种增原子均以简单跳跃机制为主扩散,与衬底不互溶的Ag增原子的跳跃频率最大,与衬底互溶的Pd增原子的跳跃频率最小.同质增原子与异质增原子的扩散频率和温度的关系均较好地符合Arrhenius公式,由Arrhenius公式拟合给出的三种不同增原子的扩散势垒与表面结构和增原子表面结合能有关.Pd和Cu增原子从跳跃机制为主向交换机制为主的转换温度分别在825和937 K左右. 关键词： 表面扩散 分子动力学模拟     

Cu(111)三维表面岛对表面原子扩散影响的分子动力学研究

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势，利用分子动力学方法计算了同质外延生长中不同层数的三维Cu(111)表面岛上表面原子扩散激活能，分析了三维表面岛的层数对表面原子交换扩散和跳跃扩散势垒的影响. 研究结果表明，二维Enrilich-Schwoebel(ES)势垒小于三维ES势垒，且三维ES势垒不随表面岛层数的增加而显著变化. 对于侧向表面为(100)的表面岛，表面原子沿〈011〉方向上的扩散行为，随表面岛层数增加而逐渐变化；在表面岛层数达到3层时，扩散路径上的势垒变化趋于稳定，表面原子扩散以下坡扩散为主. 对于侧面取向为(111)的表面岛，当表面岛层数大于3层后，开始呈现上坡扩散的可能. 关键词： 表面原子 扩散 分子动力学模拟     

Si表面间水平碳纳米管束的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学模拟方法研究了Si表面间单壁水平碳纳米管束SWCNT (10,10)的变形和摩擦特性.系统在弛豫平衡后,首先对碳纳米管束施加压力至碳纳米管或Si表面结构破坏.之后在无压力和高压力两种情况下使上表面沿水平方向做剪切运动以研究碳纳米管束的摩擦特性.结果表明,由于碳纳米管的柔韧性,碳纳米管束在加载过程中出现明显变形,但直至3.8 GPa高压下并无结构破坏.系统无压力时SWCNT (10,10)在原地轻微随机滚动,压力为3.8 GPa时,碳纳米管束出现了整体的轻微滑动,同时伴随无规律的轻微滚动, 关键词： 碳纳米管束 摩擦 分子动力学模拟     

样品温度对CF3+ 与Si表面相互作用影响的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法研究了不同温度下CF_x层对CF⁺₃刻蚀Si表面过程的影响.由模拟数据可知,温度对C和F的沉积有显著的影响,通过提高样品的温度,物理刻蚀得到了加强,而化学刻蚀被减弱.同时,随着温度的升高,Si的刻蚀率相应增加.刻蚀产物中的SiF,SiF₂的量随温度的增加而增加,SiF₃的量与基体温度没有直接的关系.Si刻蚀率的增加主要是通过提高SiF,SiF_{2相似文献}   

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     

低能氢粒子沿不同角度轰击钨(001)表面的反射概率及入射深度分布的分子动力学研究

采用分子动力学方法对低能(0.5–50.0 eV)氢粒子 与钨表面的相互作用进行了模拟研究.研究发现, 当氢粒子垂直入射, 能量为0.5–20.0 eV时, 粒子滞留在钨内部的概率急速增加, 在整个模拟能量区间内, 发生反射过程的概率逐渐减少, 但反射过程始终占主导. 改变粒子的入射角度, 在某些能量范围内滞留概率虽有所增加, 但氢原子被反射现象仍然占主导. 通过进一步观察低能氢粒子在钨块内的入射深度和能量变化, 计算出其在钨块中的能量沉积分布. 这些结果对理解聚变反应中 钨材料的选用优势以及氢或氢同位素滞留有重大意义. 此外, 在所研究的能量范围内, 分子动力学方法的模拟结果与以二体理论为基础的TRIM程序的模拟结果之间有明显差异, 说明传统的二体碰撞理论不能很好地描述低能碰撞问题. 关键词： 面向等离子体材料 分子动力学方法 钨 氢     

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     

低温下Au959团簇负载于MgO(100)表面后结构变化的分子动力学研究

采用基于Chen-Mbius反演方法,从金属/金属氧化物界面第一性原理计算的粘结能结果中推导出的Au/MgO原子间相互作用势的正则系综(NVT)分子动力学,模拟了在10 K条件下,Au959团簇负载于MgO(100)表面后团簇结构的变化.根据原子对分析技术和对分布函数的分析表明,由于团簇界面处原子间距与载体原子间距相匹配,置于载体上的Au团簇经过一个变形过程后,较其孤立自由表面时的团簇体积变大.