蒙特卡罗模拟和实验验证纳米薄膜晶粒生长的厚度效应

利用各向异性的蒙特卡罗方法模拟了纳米薄膜在退火过程中的晶粒生长。模拟结果显示,纳米薄膜的厚度效应并非体现在晶粒生长的整个过程中,而是仅当平均晶粒尺寸达到厚度的0.8～1.2倍时才明显表现出来。为描述这种晶粒生长的动力学过程,需要对Burke方程添加一个与晶粒平均尺寸和薄膜厚度之比相关的因子进行修正。Ni/SiO2纳米多层薄膜晶粒生长的试验结果证明了修正方程的合理性。通过比较溶质拖曳、第二相拖曳和厚度效应的动力学方程,提出了一个更为普遍适用的动力学方程。

纳米薄膜晶粒生长的厚度效应

应用各向异性蒙特卡罗方法模拟不同厚度纳米薄膜退火时的晶粒生长过程，通过引入厚度因子来修正Burke提出的动力学模型．结果表明：厚度效应对晶粒生长的抑制作用并非表现在晶粒生长初期，而是当晶粒尺寸达到薄膜厚度的0．8～1．2倍时才变得明显；修正后的抑制晶粒生长动力学方程可清晰描述纳米薄膜中的厚度效应，且与模拟结果更吻合．