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     

低能单个Cu原子与Cu13团簇沉积到Fe（001）表面的比较

本文利用分子动力学模拟方法对相同初始沉积条件下的单个Cu原子和Cu13团簇与Fe(001)表面的相互作用分别进行了模拟研究, 并将两者的模拟结果进行了比较分析. 单个Cu原子和Cu13团簇的初始入射能量范围均为1eV/atom、3eV/atom、5eV/atom和10eV/atom, 初始入射角度均为0o、10o、30o和45o, 衬底温度分别为100K、300K和800K. 对单个Cu原子和Cu13团簇的原子动能、质心高度、迁移距离和最终沉积形貌进行了分析, 对比研究了相同初始沉积条件下单个Cu原子和Cu13团簇在沉积过程中和沉积效果上的具体差异. 模拟结果表明: 单个Cu原子和Cu13团簇与Fe(001)表面的相互作用机制存在差异, Cu13团簇表现出显著的集体效应. 在特定沉积条件下, 由于Cu13团簇的集体效应, 导致Cu13团簇与Fe(001)表面的结合能力和在Fe(001)表面上的扩散能力均强于单个Cu原子.     

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     

分子动力学模拟Gd原子在Cu(110)表面的扩散过程

为了分析Gd吸附原子在Cu(110)表面的扩散机理，用分子动力学对该扩散过程进行模拟.模拟 结果表明在［1 1 0］方向Gd原子通过跳跃机理扩散，而且多步跳跃频率很高.而在［0 0 1］方向则通过交换机理扩散.吸附原子在［1 1 0］方向的扩散能力要比［0 0 1］ 方向强.通过对扩散频率的拟合，发现两种扩散机理都符合Arrhenius公式，从而确定了跳跃 机理的扩散势垒为0.097eV，交换机理的扩散势垒为0.33eV.另外还用能量弛豫的方法确定了 跳跃机理的扩散势垒. 关键词： 分子动力学 表面扩散 跳跃机理 交换机理 扩散势垒     

MgO（001）表面上沉积MgO薄膜过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了MgO分子连续沉积于MgO（001）表面上的薄膜生长过程,分析了衬底温度和分子入射能对MgO分子在衬底表面上的扩散能力以及对衬底表面覆盖率的影响.模拟结果表明,随着衬底温度的升高,在衬底表面上沉积的MgO分子扩散能力增强,MgO薄膜层中空位缺陷变少.低温下,分子入射能的增大有助于提高衬底表面覆盖率;高温下,表面覆盖率随入射能增大到3.0 eV时达到最大值,入射能继续增大,表面覆盖率减小. 关键词： MgO薄膜生长 分子动力学 计算机模拟 表面扩散     

异质扩散过程中ES势垒的计算

利用分子动力学中的静态结构计算方法对Pd，Ag及Cu原子在面心立方铜的台阶表面扩散过程中的Ehrlich-Schwoebel(ES)势垒进行了模拟计算，研究了各种台阶表面情况下增原子扩散过程中的ES势垒；讨论了与衬底互溶的金属和与衬底不互溶的金属增原子扩散的ES势垒的异同，并将模拟结果与同质情况的研究结果进行了对比. 结果表明： 1)在同质和异质扩散过程中ES势垒随着台阶高度的变化关系是相似的，即随着台阶高度的增加，ES势垒逐渐增加；当台阶高度达到某一高度时ES势垒将趋于定值. 2)在跳跃机理下，与Cu互溶的金属(Pd)在Cu表面台阶上扩散的ES势垒最大，其次是Cu，最小的是与Cu不互溶的金属 (Ag)；而在交换机理下，与Cu不互溶的金属(Ag)在Cu表面台阶上扩散的ES势垒最大，其次是Cu，最小的是与Cu互溶的金属(Pd). 3)对大多数台阶的情况，交换机理支配着原子在台阶边缘的扩散行为；且表面台阶高度对交换扩散过程影响较大.     

吸附原子在Ag,Pt,Au（11）表面上的自扩散现象

采用表面嵌入势，用静态计算和分子动力学方法研究了Ａｇ，Ｐｇ，Ａｕ单个吸附地原子在表面上的自扩散现象，分别给出了跟踪几交换机制所对应的能量变化曲线及相关原子的运动轨迹，分析了这三种不同金属表面上的自的散特点，结果与分子动力不模拟及有关的实验结果上符合。     

Si_100_2_1表面上Li原子之间的相互作用与表面结构相变

本文用原子交迭和电子离域-分子轨道方法和原子集团模型, 计算了Li 原子在Si (1 0 0 )2 ×l 表面上的吸附能和吸附Li 原子之间的相互作用, 提出了一种在Li 原子的覆盖度将接近于一个单原子层时, 随着覆盖度的进一步增加, 表面结构连续地从Si (100)-Li (2 × l) 转变成Si( 10 0 )一L i(1×1 ) 的结构相变模型. 关键词：     

替位杂质对低能Pt原子与Pt(111)表面相互作用影响的分子动力学模拟

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势，通过分子动力学方法模拟了低能Pt原子与Cu，Ag，Au，Ni，Pd替位掺杂Pt(111)表面的相互作用过程，系统研究了替位原子对表面吸附原子产额、溅射产额和空位缺陷产额的影响规律，分析了低能沉积过程中沉积原子与基体表面的相互作用机理以及替位原子的作用及其影响规律.研究结果显示：替位原子的存在不仅影响着沉积能量较低时的表面吸附原子的产额与空间分布，而且对沉积能量较高时的低能表面溅射过程和基体表面空位的形成产生重要影响.替位原子导致的表面吸附原子产额、表面原子溅射以及空位形 关键词： 分子动力学 低能粒子 替位掺杂 表面原子产额 溅射 空位     

Atomistic study of deposition process of Al thin film on Cu substrate

In this paper we report molecular dynamics based atomistic simulations of deposition process of Al atoms onto Cu substrate and following nanoindentation process on that nanostructured material. Effects of incident energy on the morphology of deposited thin film and mechanical property of this nanostructured material are emphasized. The results reveal that the morphology of growing film is layer-by-layer-like at incident energy of 0.1-10 eV. The epitaxy mode of film growth is observed at incident energy below 1 eV, but film-mixing mode commences when incident energy increase to 10 eV accompanying with increased disorder of film structure, which improves quality of deposited thin film. Following indentation studies indicate deposited thin films pose lower stiffness than single crystal Al due to considerable amount of defects existed in them, but Cu substrate is strengthened by the interface generated from lattice mismatch between deposited Al thin film and Cu substrate.     

Surface diffusion of Si,Ge and C adatoms on Si （001） substrate studied the molecular dynamics simulation

Depositions of Si, Ge and C atoms onto a preliminary Si (001) substrate at different temperatures are investigated by using the molecular dynamics method. The mechanism of atomic self-assembling occurring locally on the flat terraces between steps is suggested. Diffusion and arrangement patterns of adatoms at different temperatures are observed. At 900 K, the deposited atoms are more likely to form dimers in the perpendicular [110] direction due to the more favourable movement along the perpendicular [110] direction. C adatoms are more likely to break or reconstruct the dimers on the substrate surface and have larger diffusion distances than Ge and Si adatoms. Exchange between C adatoms and substrate atoms are obvious and the epitaxial thickness is small. Total potential energies of adatoms and substrate atoms involved in the simulation cell are computed. When a newly arrived adatom reaches the stable position, the potential energy of the system will decrease and the curves turns into a ladder-like shape. It is found that C adatoms can lead to more reduction of the system energy and the potential energy of the system will increase as temperature increases.     

Molecular dynamics simulations of AlN deposition on GaN substrate

ABSTRACT

In this work, we investigated the deposition of AlN film on GaN substrate by using molecular dynamics (MD) simulations. The effects of GaN substrate surface, growth temperature, and injected N: Al flux ratio on the growth of AlN film were simulated and studied. Consequently, the deposited AlN film on the (0001) Ga-terminated GaN surface achieves better surface morphology and crystallinity than that on the (000-1) N-terminated GaN surface due to the different diffusion ability of Al and N adatoms on two GaN surfaces. Furthermore, with the increase of growth temperature, the surface morphology and crystallinity of AlN film were improved owing to the enhanced mobility of adatoms. At the optimised injected N: Al flux ratio of 1, comparatively good surface morphology and crystallinity of deposited AlN films were realised. This method lays a foundation for the follow-up real-time study of defects and stress evolution of AlN on GaN and can be applied to film growth of other materials.     

超薄Fe层在反铁磁NiO(001)面上沉积的研究

通过分子束外延(MBE)和脉冲激光沉积(PLD)方法，将1—10个Fe原子层(ML)以楔形方式沉积到反铁磁单晶NiO(001)基片上.表面磁光克尔效应的原位测试结果表明：通过MBE沉积的Fe原子层在Fe/NiO界面处产生了约2ML的磁死层；而通过PLD沉积的Fe原子层在Fe/NiO界面处产生了约3ML的磁死层.X射线光电子能谱对Fe/NiO界面进行研究的结果表明，在Fe原子与单晶NiO间发生了界面化学反应. 关键词： 磁性薄膜 表面磁性 X射线光电子能谱     

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.     

不同晶格基底上薄膜生长的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo(MC)方法模拟研究了四方和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基底温度和入射粒子剩余能量之间的关系.模型中考虑了粒子的沉积、吸附粒子的扩散和蒸发等过程.结果表明,基底晶格结构对薄膜生长具有明显影响.当基底温度为300K、入射粒子剩余能量为0时,四方晶格基底上薄膜的生长已经呈现明显的凝聚生长,随着基底温度或入射粒子剩余能量的增加,岛的数目变少、岛的平均尺寸变大.对于六方晶格基底,当入射粒子剩余能量为0、温度从300 K升高到350 K时,岛的形貌从分散生长向分形生长转变;当基底温度为300 K、入射粒子剩余射能量从0上升到0.05 eV时,岛由分散生长向分形生长转变.     

不同晶格基底上薄膜生长的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo（MC）方法模拟研究了四方和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基底温度和入射粒子剩余能量之间的关系. 模型中考虑了粒子的沉积、吸附粒子的扩散和蒸发等过程. 结果表明,基底晶格结构对薄膜生长具有明显影响. 当基底温度为300K、入射粒子剩余能量为0时,四方晶格基底上薄膜的生长已经呈现明显的凝聚生长,随着基底温度或入射粒子剩余能量的增加,岛的数目变少、岛的平均尺寸变大. 对于六方晶格基底,当入射粒子剩余能量为0、温度从300K升高到350K时,岛的形貌从分散生长向分形生长转变;当基底温度为300K、入射粒子剩余射能量从0上升到0.05eV时,岛由分散生长向分形生长转变.     

超薄膜生长的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo(MC)方法模拟研究了薄膜生长的初始阶段岛的形貌和岛的尺寸与基底温度和入射粒子剩余能量之间的关系.模型中考虑了粒子的沉积、吸附粒子的扩散和蒸发等过程.结果表明当基底温度从200K变化到260K时,岛的形貌经历了一个从分散生长逐渐过渡到分形生长的过程,并且在较低温度(200K)下,随入射粒子剩余能量的增加,岛的形貌也经历了同样的变化过程.进一步研究证明,随着基底温度的升高或入射粒子剩余能量的增加,沉积粒子的扩散能力显著增强,从而使岛的形貌发生了改变.