GdBa2Cu3O7超导薄膜在晶格失配的MgO衬底上的生长

我们采用直流磁控溅射快速原位处理的方法,在(100)MgO 衬底上制备了一系列的GdBa_2Cu_3O_7超导薄膜样品.我们发现,在800℃左右的衬底温度下制备的超导薄膜样品,为纯 C 轴垂直膜面生长的外延膜,(005)峰摇摆曲线的半高峰宽△ψ为0.4°—0.5°,但其零电阻转变温度 T_(co)只有84—85K,转变宽度ΔT_c 为1.5—2K.而在670℃左右衬底温度下制备的超导薄膜,有的为纯 c 轴垂直膜面生长的外延膜,有的为 c 轴垂直膜面取向为主,含少量(110)取向和 a 取向,(005)峰摇摆曲线的半高峰宽Δψ为0.6°—0.9°,但其零电阻转变温度 T_(co)达89—91K,转变宽度ΔT_c 为0.6—1K.     

异质薄膜外延生长中温度对失配位错出现厚度的影响

采用三维分子动力学模拟方法,使用Ercolessi和Adams建立的嵌入原子法（EAM）多体势函数,模拟了二维晶格失配铝膜晶体中失配位错的形成过程,通过体系结构和能量曲线两种方法研究了温度对位错出现厚度的影响。结果显示：温度对于失配位错的形成有影响。同等条件下,随着温度的增大,失配位错的出现厚度变薄。     

超薄膜外延生长的计算机模拟

对超薄膜的生长过程进行了计算机模拟，得到与实验结果一致的团簇生长形貌及“台阶流动”结果，分析了邻晶面偏离角对成核密度等的影响，并计算了台阶流动的阈值及团簇的分形维数. 关键词：     

晶格匹配InAs/AlSb超晶格材料的分子束外延生长研究

InAs/GaSb超晶格是量子级联激光器(quantum cascade lase,QCL)和带间级联激光器(interband cascade lasers,ICL)结构中重要的组成,特别是作为ICL的上下超晶格波导层是由大量的超薄外延层(纳米量级)交替生长而成,细微的晶格失配便会直接导致材料晶体质量变差,而且每层的厚度和组分变化会强烈影响材料结构性能.论文研究验证了InAs/GaSb超晶格材料生长的最佳温度约在420℃.通过在衬底旋转的情况下生长40周期短周期GaSb/AlSb和InAs/GaSb超晶格,并采用XRD测量拟合获得了GaSb和AlSb层厚分别为5.448 nm和3.921 nm,以及InAs和GaSb层厚分别为8.998 nm和13.77 nm,误差在10%以内,获得了InAs/AlSb超晶格的生长最优条件.在GaSb衬底上生长晶格匹配的40周期的InAs/AlSb超晶格波导层,充分考虑飘逸As注入对InAs/AlSb超晶格平均晶格常数的影响,在固定SOAK时间为3 s的条件下,通过变化As压为1.7×10^-6 mbar来调整个超晶格的平均晶格常...     

沉积速率和生长停顿对InAs/GaAs量子点超晶格生长影响的综合分析

采用动力学蒙特卡罗模型模拟了沉积速率和生长停顿对GaAs衬底中垂直耦合InAs 量子点超晶格生长早期阶段的影响.通过对生长表面形态、岛平均尺寸、岛尺寸分布及其标准差等方面的研究,发现综合控制沉积速率和生长停顿时间能够得到大小均匀、排列有序的岛阵列.这对后续量子点超晶格生长过程中量子点的定位有重要影响. 关键词： 动力学蒙特卡罗模拟 量子点超晶格 外延生长     

异质外延生长钙钛矿结构氧化物薄膜

影响直接外延生长氧化物薄膜的因素有很多,最主要的是保证氧化物薄膜的正确成相和在单晶衬底上成核．直接外延生长时,衬底温度影响到薄膜的成相．衬底温度还影响薄膜的生长动力学,并因此影响薄膜的外延生长取向．由于薄膜是首先在衬底表面成核、成相并生长的,因此衬底材料晶格的影响是不容忽视的．衬底材料（或异质外延材料）与薄膜的相互作用是影响外延生长的最直接因素,而晶格常数失配会造成薄膜样品中存在应力并影响样品性质．利用脉冲激光淀积法,我们成功地外延生长了ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７超导薄膜、Ｓｒ０．５Ｂａ０．５ＴｉＯ３铁电介电薄膜、Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３铁磁巨磁电阻薄膜、Ｌａ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３导电薄膜等多种具有钙钛矿结构的氧化物功能薄膜．以这些钙钛矿结构氧化物薄膜的外延生长为例,本文讨论影响氧化物薄膜异质外延生长的因素     

晶格小失配InGaAsP材料特性及太阳电池应用

Ⅲ-Ⅴ族太阳电池效率的持续提升要求对能量转换材料的带隙宽度进行更细致划分,以实现对全光谱的高效利用。在短波红外波段,四元InGaAsP混晶材料因在带隙宽度和晶格常数的调节上具有很好的可操作性,是一种极具潜力的短波红外光电转换材料。本文对InGaAsP材料生长及子电池器件制备进行了研究,通过时间分辨荧光光谱、高分辨X射线衍射等表征手段对室温下晶格失配的InGaAsP材料进行了测试分析。实验结果表明,在一定程度负失配生长条件下,InGaAsP材料质量随着负失配程度逐渐提高。在后续电池制备过程中,一定程度负失配同样有助于电池器件性能提升,制备的单结电池开路电压由晶格匹配时的633 mV提高到负失配条件下的684 mV,从而为高效多结太阳电池的应用提供了新的技术路线。     

利用外延生长中动力学各向异性制备有序取向周期转变超晶格的方法

文章报道了关于外延生长中动力学各向异性导致有序取向转变的理论研究结果.以CoPt合金薄膜在Pt缓冲层上的外延生长为例,在生长温度适宜时,研究发现,随生长速率的加快,体系有序结构会逐渐从L10 ［001］有序过渡到L10 ［100］有序再发展到无序结构.基于这些机制,文章作者提出了一个制备有序取向周期变化超晶格的方法.     

利用外延生长中动力学各向异性制备有序取向周期转变超晶格的方法

文章报道了关于外延生长中动力学各向异性导致有序取向转变的理论研究结果．以CoPt合金薄膜在Pt缓冲层上的外延生长为例，在生长温度适宜时，研究发现，随生长速率的加快，体系有序结构会逐渐从L10[001]有序过渡到L10[001]有序再发展到无序结构．基于这些机制，文章作者提出了一个制备有序取向周期变化超晶格的方法．     

宽禁带II—VI族化合物半导体薄膜及超晶格的外延生长及特性研究

介绍了宽禁带ＩＩ－ＶＩ族化合物半导体ＺｎＳｅ，ＺｎＳＳｅ和ＺｎＣｄＳｅ外延膜及它们的超晶格的分子束外延生长。用Ｘ射线衍射法（ＸＲＤ）和光致发光（ＰＬ）法分别对其结构特性和光学特性进行了研究。尤其是对超晶格样品所进行的温度变化的ＰＬ研究，得出了对于ＺｎＳｅ／ＺｎＳＳｅ超晶格，其激子激活能（Ｅａｃｔ）仅为１７ｍｅＶ，我们用ＺｎＳｅ／ＺｎＳＳｅ导带不连续较小来解释这个结果。而对于ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ超     

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     

非均一相互作用能对超薄膜生长影响的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo (MC)模拟技术研究了非均一的吸附原子与基底相互作用能在一定的生长条件下对超薄膜生长过程的影响.非均一相互作用能是由基底表面原子在垂直和水平方向上实际位置与理想晶格原子位置的偏差所造成.本文用高斯分布来表示这种非均一相互作用能.模拟结果表明:非均一相互作用能对超薄膜的生长过程及薄膜的形貌有显著的影响.这种影响同时受到生长条件的限制,在中等温度时相互作用能的非均一性对岛的个数、平均大小的影响最显著;温度的增加在一定程度上可抵御相互作用能的非均一性对薄膜生长的影响. 关键词： 薄膜生长 Monte Carlo 模拟 相互作用能     

The kinetic process of non-smooth substrate thin film growth via parallel Monte Carlo method

A Monte Carlo simulation model of thin film growth based on parallel algorithm is presented. Non-smooth substrate with special defect mode is introduced in such a model. The method of regionalizing is used to divide the substrate into sub-regions. This method is supposed to be modulated according to the defect mode. The effects of surface defect mode and substrate temperature, such as the nucleation ratio and the average island size, are studied through parallel Monte Carlo method. The kinetic process of thin film growth in the defect mode is also discussed. Results show that surface defect mode contributes to crystal nucleation. Analyzing parallel simulation results we find that density defect points, substrate temperature and the number of processors contribute decisively to the parallel efficiency and speedup. According to defect mode we can obtain large grain size more feasibly and the parallel algorithm of this model can guide the non-smooth substrate simulation work.     

A computer simulation of nucleation and growth of thin films

~~A computer simulation of nucleation and growth of thin films~~     

小体积比两相分离早期过程的三维格子气模型研究

采用Monte Carlo模拟方法研究了小体积比三维格子气模型中的相分离过程, 比较了sc, fcc, bcc 等3种晶格类型和T/T_c=0.45–0.85等 5个相对温度的系统演化行为, 计算了系统的结构因子函数, 发现结构因子在相分离早期不满足标度关系, 生长指数等于1/6, 小于经典Lifshitz-Slyozov理论的值. 关键词： 格子气模型 相分离过程 Monte Carlo模拟 生长律     

基底显微结构对薄膜生长影响的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo方法研究了基底显微结构对薄膜生长的影响. 对不同显微结构基底上薄膜生长的初始阶段岛的形貌和尺寸与薄膜覆盖度和入射粒子沉积速率之间的关系进行了模拟和分析. 模型中考虑了粒子沉积、吸附粒子扩散和蒸发等过程. 结果表明,基底显微结构对薄膜生长具有明显影响. 当沉积温度为300K、沉积速率为0.005ML/s（Monolayer/second,简称ML/s）、覆盖度为0.05ML时,四方基底上薄膜生长呈现凝聚生长. 随着覆盖度增加,岛的尺寸变大,岛的数目减少. 而对于六方基底,当覆盖度从0.05ML变化到0.25ML时,薄膜生长经历了一个从分散生长过渡到分形生长的过程. 无论是四方还是六方基底,随着沉积速率的增加,岛的形貌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.     

气泡成核过程的格子Boltzmann方法模拟

利用精确差分格子Boltzmann模型探讨水在特定温度下的亚稳态及不稳定平衡态, 获得等温相变过程中形成气泡和液滴的条件, 模型预测结果与理论解符合良好. 在该等温模型的基础上耦合能量方程, 通过调节流体-壁面相互作用力获得不同的气泡与固壁间接触角, 从而建立了一种新的描述气液相变的格子Boltzmann理论模型. 利用该新模型模拟不同流体-壁面相互作用力下凹坑气泡成核过程, 再现了气泡成核过程中的三阶段特性; 探讨了接触角、曲率半径及气泡体积随气泡成核过程的变化关系, 获得了与文献结果定性符合的曲率-气泡体积关系曲线. 关键词： 格子Boltzmann方法 气泡成核过程 气液相变 接触角     

The deconfining phase transition in lattice quantum chromodynamics

We present a large-scale Monte Carlo calculation of the deconfining phase transition temperature in lattice quantum chromodynamics without fermions. Using the Wilson action, the transition temperature as a function of the lattice couplingg is consistent with scaling behavior dictated by the perturbativeα function for 6/g²>6.15. Speaker at the conference; on leave from CRIP, Budapest.     

元胞方法与蒙特卡洛方法相结合的薄膜生长过程模拟

利用仿真方法从原子尺度研究薄膜生长过程是当前薄膜研究领域的热点. 目前, 仿真方法主要在纳米尺度模型实现, 时空需求很大. 针对这一问题, 本文提出元胞和蒙特卡洛相结合的模拟方法, 实现对微米尺度模型薄膜生长过程的模拟. 利用元胞方法来实现模型表示以及演化计算, 从而降低对内存空间的要求, 提高计算效率, 并使用蒙特卡洛方法计算粒子的扩散概率. 通过对氮化硅薄膜生长过程进行具体研究, 将模拟结果与实际实验结果和分子动力学演化结果进行表面形貌和成分的比较, 验证了该方法的有效性.     

Kinetic Monte Carlo simulation of thin film growth

A three-dimensional kinetic Monte Carlo technique has been developed for simulating growth of thin Cu films. The model involves incident atom attachment, diffusion of the atoms on the growing surface, and detachment of the atoms from the growing surface. The related effect by surface atom diffusion was taken into account. A great improvement was made on calculation of the activation energy for atom diffusion based on a reasonable assumtion of interaction potential between atoms. The surface roughness and the relative density of the films were simulated as the functions of growth substrate temperature and film thickness. The results showed that there exists an optimum growth temperatureT _opt at a given deposition rate. When the substrate temperature approaches toT _opt, the growing surface becomes smoothing and the relative density of the films increases. The surface roughness minimizes and the relative density saturates atT _opt. The surface roughness increases with an increment of substrate, temperature when the temperature is higher thanT _opt.T _opt is a function of the deposition rate and the influence of the deposition rate on the surface roughness depends on the substrate temperatures. The simulation results also showed that the relative density decreases with the increasing of the deposition rate and the average thickness of the film.