基底温度等因素对薄膜生长影响的Monte Carlo模拟研究

摘要

薄膜材料是一类重要的功能材料，在当代高技术中有着极其重要的应用。研究薄膜生长的理论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有着一定的指导作用。基于计算机技术而发展的数学建模和模拟是薄膜生长理论研究的一类重要方法。
　　本研究论文参考己有的生长模型，结合薄膜生长理论及实验结果，建立了一个带有缺陷基底的三维Monte Carlo模型，研究了基底温度、粒子能量、粒子入射率、粒子行走步数对Cu(100)面的薄膜生长初期的影响，得到许多有意义的结果。
　　首先，介绍了薄膜生长模拟的方法和国内外研究现状和发展趋势。阐述了亚单层膜和多层膜的生长过程，介绍了成核的毛细作用，薄膜生长模拟的三种方法，并对三种方法讨论了其优缺点。说明了基底实际上是不均匀的，有多缺陷，迁移、蒸发是以相应概率形式决定的，为后面的模拟做了必要的理论准备。
　　其次，建立了一个带有缺陷基底的三维Monte Carlo模型。模型中采用了周期性边界条件，考虑了粒子在表面的扩散、层间的扩散、沿岛边的扩散，两个原子间势能的计算采用二体 Morse势，对于粒子是迁移还是蒸发是以相应概率形式决定的。
　　最后，对Cu(100)面的薄膜生长进行了模拟。通过对薄膜生长图的分析，探讨了基底温度、粒子能量、粒子入射率、粒子行走步数对Cu(100)面的薄膜生长的影响，并讨论了粒子能量和行走步数同基底温度的关系。并把模拟结果与实际生长结果进行了对比，验证了模型是合理的。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 薄膜生长计算机模拟方法

1.3 计算机模拟薄膜生长的发展和现状

1.4 课题研究的目的和意义

1.5 论文的主要研究内容

第2章 薄膜生长的物理模型

2.1 引言

2.2 亚单层膜的生长过程

2.3 多层膜的生长

2.4 本章小结

第3章 薄膜生长的模拟条件、方法和过程

3.1 引言

3.2 分子动力学的方法

3.3 第一性原理分子动力学方法

3.4 蒙特卡洛方法

3.5 本章小结

第4章 薄膜生长的模拟

4.1 引言

4.2 不同粒子行走步数下薄膜生长的模拟

4.3 不同基底温度下薄膜生长的模拟

4.4 不同粒子能量下薄膜生长的模拟

4.5 不同粒子入射率下薄膜生长的模拟

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介