薄膜外延生长的计算机模拟

以Cu膜为例 ,用Monte Carlo算法模拟了薄膜生长的随机过程 ,并提出了更加完善的模型 .在合理选择原子间相互作用计算方法的基础上 ,考虑了原子的吸附、在生长表面的迁移及迁移所引起的近邻原子连带效应、从生长表面的脱附等过程 .模拟计算了薄膜的早期成核情况以及表面粗糙度和相对密度 .结果表明 ,随着衬底温度的升高或入射率的降低 ,沉积在衬底上的原子逐步由离散型分布向聚集状态过渡形成一些岛核 ,并且逐步由二维岛核向三维岛核过渡 .在一定的原子入射率下 ,存在三个优化温度 ,成核率最高时的最大成核温度Tn、薄膜的表面粗糙度最低时的生长转变温度Tr,相对密度趋近于 1时的相对密度饱和温度Td.三者均随入射率的对数形式近似线性增大 ,并且基本重合 .同时发现 ,随着入射率的增大相对密度不断减小 ,但是在不同温度区域入射率对早期成核率和表面粗糙度的影响不同 .当温度较低时 ,随着入射率的增大最大成核率基本不变 ,表面粗糙度不断增大 ;当温度较高时 ,随着入射率的增大最大成核率不断增大 ,但表面粗糙度不断减小 .

薄膜外延生长及其岛核形成的计算机模拟

以Cu膜为例, 用Monte Carlo算法模拟了薄膜生长的随机过程. 找到了生长过程中的三个优化温度, 并研究了它们的渐近一致性, 同时对各种温度区间内表面粗糙度、相对密度随入射率的变化规律进行深入的探讨. 模拟中考虑了一些新的效应, 如原子迁移过程中势能的变化, 以及原子扩散引起的连带效应, 从而使模拟更加合理. 模型中采用了冻结周围原子近似和周期性边界条件处理.