碳氢分子在金刚石表面化学吸附动力学的研究

摘要

该文用分子动力学方法并选用Brenner势描述原子间的相互作用,从原子尺度研究了碳氢小分子在金刚石（001）表面化学吸附的动力学过程,并讨论氢原子在类金刚石薄膜生长初期阶段的作用.我们的研究表明,在室温下低能甲基较乙炔更容易在金刚石表面发生化学吸附;我们还发现碳氢小分子在金刚石（001）-（2×1）表面沉积生长薄膜的过程中,氢原子的注入提高了薄膜中SP<'3>杂化碳原子的比例.该文的主要研究内容及结论如下：（1）通过入射能量在1eV到20eV范围的甲基分子与金刚石（001）-（2×1）表面相互作用动力学过程的模拟研究,我们观察到在室温条件下存在CH<,3>分子在金刚石表面上发生化学吸附的阈能E<,th>,甲基分子入射能量的大小对克服金刚石表面的势垒,形成稳定吸附结构至关重要.（2）在前面对单个甲基分子入射到金刚石表面发生化学吸附的研究基础上,我们研究了氢原子注入对低能甲基分子在金刚石表面化学吸附的影响.

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第一章 引言

1.1金刚石和类金刚石薄膜的性质和应用

1.2合成金刚石和类金刚石薄膜的实验研究

1.3金刚石和类金刚石薄膜生长机制的理论研究

第二章 薄膜生长的计算机模拟方法

2.1计算机模拟发展简介

2.2分子动力学(MD)方法模拟

2.2.1分子动力学方法原理

2.2.2数值积分方法

2.2.3边界条件

2.2.4时间步长及其它

2.2.5原子间相互作用势

2.2.6 MD方法的程序框图

2.3运动学Monte-Carlo(KMC)方法模拟

2.3.1 KMC方法原理

2.3.2时间步长

2.3.3 KMC方法的程序框图

第三章 荷能CH3在金刚石(001)-(2×1)再构面上吸附的分子动力学模拟

3.1引言

3.2计算模型

3.3结果和讨论

3.4结论

第四章 碳氢小分子在金刚石(001)再构和吸氢表面沉积的模拟研究

4.1引言

4.2计算模型

4.3结果和讨论

4.4结论

第五章 总结

参考文献

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