薄膜生长表面形貌的计算机模拟研究

摘要

薄膜科学在现代科技领域中有着广泛的应用，研究薄膜的生长过程对于发展新性能的新型材料及提高传统薄膜材料的质量和性能都有着重要的指导作用。基于计算机技术的薄膜生长的蒙特卡罗模拟可以动态通真地显示薄膜的生长过程，直观合理地解释实验观察的现象，为调整优化薄膜制备工艺条件、创建或补充理论提供重要依据。
　　本文基于蒙特卡罗方法对薄膜的生长过程进行了计算机模拟研究。在研究过程中以金属铜为对象，模拟其在面心立方(100)面的生长，获得了不同基底温度下薄膜生长的表面形貌，分析了基底温度对薄膜生长的影响，得到了许多有意义的结果。
　　首先，叙述了本课题的背景、研究目的和意义；介绍了计算机模拟薄膜生长的发展和研究现状，薄膜生长理论及蒙特卡罗模拟的理论和方法，为后面的研究提供了理论基础。
　　其次，将蒙特卡罗模拟和薄膜生长理论相结合，建立了基于蒙特卡罗方法的薄膜三维生长模型，采用周期性的边界条件，算法处理过程中考虑粒子的表面扩散、层间扩散和沿岛边扩散，两粒子间势能的计算采用二体Morse势，沉积、扩散、蒸发由对应事件的相对概率决定。
　　再次，根据薄膜生长的三维蒙特卡罗模型，得出计算机模拟薄膜生长的基本思路，设计出薄膜生长主程序流程图，利用MATLAB软件进行了计算机程序设计。
　　最后，进行了薄膜生长表面形貌的计算机模拟研究，获得了不同基底温度下薄膜生长的表面形貌图,分析了基底温度对薄膜初期生长过程的影响，分析了基底温度对薄膜生长的影响是通过改变粒子行走步数的方式完成的。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 计算机模拟薄膜生长的发展和研究现状

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 论文的主要研究内容

1.5 本章小结

第2章 薄膜生长理论

2.1 引言

2.2 亚单层膜生长理论

2.3 多层膜生长理论

2.4 本章小结

第3章 蒙特卡罗模拟的理论和方法

3.1 引言

3.2 蒙特卡罗方法概述

3.3 蒙特卡罗方法解题的步骤

3.4 蒙特卡罗方法的特点

3.5 蒙特卡罗模拟和薄膜生长理论的结合

3.6 本章小结

第4章 模拟的实现及结果分析

4.1 引言

4.2 模拟的基本思路

4.3 模型的建立

4.4 边界条件的选取

4.5 算法的处理

4.6 模拟的程序设计

4.7 薄膜生长表面形貌的计算机模拟研究

4.8 本章小结

结论

参考文献

致谢

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