d+1维生长方程的奇异动力学标度性质研究

将López基于Hentschel和Family的直接标度分析理论提出的判别连续性动力学生长方程标度奇异性的解析方法,本文推广应用到d+1维生长方程动力学标度奇异性质的研究中,分别判断出d+1维的Kardar-Parisi-Zhang(KPZ)、线性molecular-beam epitaxy(MBE)、Sun-Guo-Grant(SGG)以及Lai-Das Sarma-Villain(LDV)等生长方程在弱耦合和强耦合区域内的奇异标度性质.当生长方程出现奇异标度性质时,使用标度关系lαoc=α-zκ可以得到各方程的局域粗糙度指数,并与数值模拟的结果相吻合.

直流磁控溅射氮化铁薄膜生长的动力学标度

利用直流磁控溅射方法,以Ar/N2作为放电气体,通过改变放电气体中N2的流量(N2流量比分别为5%,10%,30%,50%)及溅射时间(160,30,20,10,5min),在玻璃衬底上沉积了FexN薄膜。用X射线光电子能谱(XPS)方法确定了不同N2流量下薄膜的成分;X射线衍射(XRD)方法分析了不同N2流量下的FexN薄膜结构,当N2流量比为5%时获得了FeN0 056相,10%时为ε Fe3N相,30%和50%流量比下均得到FeN相。利用原子力显微镜(AFM)和掠入射X射线散射(GIXA)方法研究了膜表面的粗糙度和形貌,发现随着N2流量的增加,薄膜表面光滑度增加,薄膜表面呈现自仿射性质。动力学标度方法定量分析表明:薄膜表面因不同N2流量的影响而具有不同的动力学指数,当氮气流量比为5%时,静态标度指数α≈0 65,生长指数β≈0 53±0 02,薄膜生长符合基于Kolmogorov提出的能量波动概念的KPZ模型指数规律。

d+1维Kardar-Parisi-Zhang方程动力学标度奇异性的直接标度分析

采用Hentschel-Family直接标度分析方法,分析了d+1维Kardar-Parisi-Zhang(KPZ)方程的动力学标度奇异性质.通过对局域倾斜度涨落的时间标度行为的研究,得到了奇异标度指数κ的表达式.结果表明:无论是在强耦合区域还是在弱耦合区域,d+1维KPZ方程均遵从自仿射的Family-Vicsek正常标度的性质.

分形生长中的动力学标度

自然界中存在许多分形生长现象。人们用盒计数法、ｓａｎｄｂｏｘ法、密度-密度相关函数法和回转半径法等来测量分形聚集体的分形维数,以表征它们的长度标度(或几何标度)。然而,这些分形生长都是非平衡的时间演化过程。故对分形生长的动力学行为进行研究,无疑是十分有意义...

Quenched Mullins-Herring生长模型的反常动力学标度

利用中间时刻rz t Lz(L是系统尺寸且r L)等时的界面高度关联函数G(r,t),通过直接数值积分,我们研究了Quenched Mullins-Herring生长模型的反常动力学标度行为,并得到了生长界面的局域粗糙指数αloc=0.97(1),接近于Mullins-Herring生长模型的理论值1,我们还计算了表征反常标度行为的临界指数θ=0.51(3)和局域生长指数β′=0.29(2).

分形生长中的动力学标度

自然界中存在许多分形生长现象。人们用盒计数法、ｓａｎｄｂｏｘ法、密度－密度相关函数法和回转半径法等来测量分形聚集体的分形维数，以表征它们的长度标度（或几何标度）。然而，这些分形生长都是非平衡的时间演化过程。故对分形生长的动力学行为进行研究，无疑是十分...

科赫分形基底上受限固-固模型动力学标度行为的数值研究

为分析基底结构对离散生长模型动力学性质的影响,本文在随机游走指数十分接近而分形维数和谱维数均不相同的科赫格子和科赫曲线分形基底上对受限固-固(restricted solid-on-solid)模型的生长过程进行数值模拟研究.通过分析表面宽度和饱和表面极值高度的统计行为发现:随机游走的动力学指数能够对饱和粗化表面的动力学行为起主要贡献.尽管分形基底具有不同的分形维数和谱维数,但是在两种分形基底上得到了在误差范围内相同的粗造度指数.两种分形基底上饱和表面相对生长高度极大(小)值分布分别可以很好的塌缩在一起,且很好的满足Asym2Sig函数分布.

基于数值稳定型神经网络的Villain-Lai-Das Sarma方程的动力学标度行为研究

Villain-Lai-Das Sarma(VLDS)方程因其能够有效描述分子束外延生长过程而在表面生长动力学等领域中备受关注.然而,长程关联噪声驱动下的VLDS方程的标度结果尚不明确,不同解析近似方法所得的标度结果仍不自洽.在数值模拟方面,由于非线性项的存在,VLDS方程一直存在数值发散的问题.当前主要引入指数衰减技术替换非线性项以缓解数值发散的问题,但是最近研究表明,这种方法会导致所获得的标度指数发生歧变.因此本文基于深度神经网络来表征VLDS方程中的各个确定项,并基于数值稳定型神经网络分别对含长程时间和空间关联噪声的VLDS系统进行有效的数值模拟.结果表明,我们所构建的深度神经网络具有良好的数值计算稳定性和泛化性,可以获得不同关联噪声驱动下的VLDS方程的可靠标度指数.同时,本文还发现长程时间关联噪声驱动的VLDS系统在时间关联指数较大时呈现谷堆状的表面形貌,而空间关联噪声驱动下的表面形貌则仍然呈现自仿射分形结构.

非晶态Cu_(125)Ni_(10)Zr_(41)Ti_(14)Be_(22.5)合金相分离的动力学标度

利用实时小角中子散射实验研究了非晶态Ｃｕ１２５Ｎｉ１０Ｚｒ４１Ｔｉ１４Ｂｅ２２５合金相分离的动力学标度性质．通过对相分离过程中实时小角中子散射谱进行详细的标度分析，揭示出散射函数Ｓ（ｑ，ｔ）（ｑ为散射波矢，ｔ为时间）在相分离的早期即达到动力学标度态。

非局域Lai-Das Sarma-Villain方程动力学标度性质的研究

使用动力学重整化群和直接标度分析的方法研究了非局域Lai DasSarma Villain方程的动力学标度性质 .动力学重整化群分析表明非局域非线性项的存在能够导致新的固定点和连续变化的动力学标度指数的产生 .使用直接标度分析方法则分别得到了在弱耦合和强耦合区内的标度指数值 .在弱耦合区域内得到的标度指数与动力学重整化方法得到的标度指数值能很好地吻合 .

非晶氮化铁薄膜的生长机制——传统动力学生长标度方法的适用性

采用动力学标度方法研究了磁控溅射沉积的非晶氮化铁薄膜的动力学生长机制,结果表明,具有连续类柱状岛形貌的非晶氮化铁薄膜具有标度不变的自仿射分形特点,其粗糙度指数α=0.82±0.21,生长指数β=0.44±0.07,动力学标度指数1/z=0.54±0.07.薄膜生长符合提出的热重新发射生长模型.

分形基底上刻蚀模型动力学标度行为的数值模拟研究

为探讨分形基底结构对生长表面标度行为的影响,本文采用Kinetic Monte Carlo(KMC)方法模拟了刻蚀模型(etching model)在谢尔宾斯基箭头和蟹状分形基底上刻蚀表面的动力学行为.研究表明,在两种分形基底上的刻蚀模型都表现出很好的动力学标度行为,并且满足Family-Vicsek标度规律.虽然谢尔宾斯基箭头和蟹状分形基底的分形维数相同,但模拟得到的标度指数却不同,并且粗糙度指数α与动力学指数z也不满足在欧几里得基底上成立的标度关系α+z=2.由此可以看出,标度指数不仅与基底的分形维数有关,而且和分形基底的具体结构有关.

分子束外延(MBE)生长方程标度奇异性的动力学重整化群分析

采用表面界面生长方程动力学标度奇异性的动力学重整化群理论,分析了线性和非线性分子束外延生长方程(molecular-beam epitaxy(MBE))的动力学标度奇异性.结果表明,生长方程的动力学标度性质与基底的维数d有关,只有d的取值满足一定条件时,生长方程才会出现奇异动力学标度行为,这和使用直接标度分析方法得到的结果一致.

随机稀释基底上刻蚀模型动力学标度行为的数值模拟研究

表面界面动力学粗化过程是凝聚态物理领域重要的研究内容,为研究基底不完整性对刻蚀模型动力学标度行为的影响,本文采用Kinetic Monte Carlo(KMC)方法,分析研究了在随机稀释基底上刻蚀模型(Etching model)生长表面的动力学标度行为.研究发现:尽管随机稀释基底的不完整性会对刻蚀表面的动力学行为产生显著的影响,导致刻蚀表面粗糙度指数和生长指数有明显的增加,但其仍基本满足原有的动力学标度规律.此外,本文还对刻蚀表面动力学标度指数的有限尺寸效应进行了分析讨论.

1+1维Wolf-Villain模型奇异标度行为的数值模拟

采用Kinetic Monte Carlo(KMC)方法对描述分子束外延生长(MBE)的1+1维Wolf-Villain模型进行大尺寸和长生长时间的数值模拟研究,以消除渡越行为的影响.计算得到整体和局域标度指数.结果显示,在所模拟的空间和时间尺度范围内,1+1维Wolf-Villain模型仍呈现出固有奇异标度行为.这一结论与López等人最近的理论分析结果不一致.

守恒和非守恒KPZ方程标度奇异性的重整化群分析

采用表面界面生长方程动力学标度奇异性的动力学重整化群理论,研究了守恒和非守恒Kardar-Parisi-Zhang(KPZ)方程的动力学标度奇异性.通过分析相应局域倾斜度的演化动力学方程的标度行为,得到了奇异标度指数κ和粗糙度指数的表达式.结果表明:生长方程的动力学标度性质与基底维数d无关,两个方程不具有奇异标度性质,均呈现Family-Vicsek正常标度关系,这和使用直接标度分析方法得到的结果一致.

Ballistic Deposition模型孔洞生长标度行为的数值模拟

为研究表面界面粗化生长中孔洞的标度行为,在对Ballistic Deposition(BD)模型进行数值模拟的基础上,对模型中孔洞的模拟生长情况进行统计和分析.结果表明,BD模型中孔洞数目随模型生长时间的变化从初始阶段的高于线性而渐趋近于线性,并对该规律进行理论分析.

强子物理中的〈p⊥(N)〉-Nch动力学关联(S=22～1800GeV)(英文)

非线性非微扰量子场论的（ａＱＮ）νＫν（ａＱＮ）分布法刻画〈ｐ⊥（Ｎ）〉－Ｎ／〈Ｎ〉标度动力学关联．动量空间的截断技术必须考虑所研究的关联处于其它动力学关联之中，这是强子物理中的非线性效应．

磁控溅射Cu膜表面形貌演化的多尺度行为

用原子力显微镜(AFM)观察磁控溅射Cu膜的表面形貌,并基于功率谱密度(PSD)和粗糙度测量方法对薄膜进行了量化表征,研究了薄膜表面演化的动力学标度行为.结果表明:薄膜表面演化具有多尺度特征,在全域和局域呈现两种不同的标度行为.全域的粗糙度指数α_g≈0.83,生长指数β_g≈0.85;而局域的粗糙度指数α_1≈0.88,生长指数β_1≈0.26.这种差异揭示了薄膜生长机制的尺度依赖性.薄膜全域表面演化为异常标度行为,这归因于体扩散导致了晶粒几何形态的急剧变化;而局域表面演化呈现表面扩散控制的生长行为.

多晶柱状Cu膜的表面粗化与织构

用磁控溅射工艺分别在Si和Al2O3衬底上沉积两种不同织构组分的多晶柱状Cu膜,基于动力学标度方法表征两种薄膜的表面粗化特征．结果表明, Cu(111)取向晶粒组分多的薄膜的生长指数较大、表面粗化速率较快．对于较低温度下沉积的多晶柱状薄膜,基于其晶粒几何形态和弱化的晶界限制的特点,提出了一种表面粗化机制,认为薄膜的表面粗化主要依赖于其晶粒表面的粗化过程,而薄膜织构决定了薄膜表面粗化速率．