硅基异质超薄晶体膜生长机制研究

摘要

该文以硅基异质外延生长超薄晶体膜为目标,研究外延生长初期原子沉积过程、分形生长及团簇生长机制、外延条件对成核长大等影响情况.文中首先总结和归纳了计算机模拟方法的特点,阐述了它们之间的区别与联系,在此基础上,建立起一种新的模型,并成功地编制了计算程序,对薄膜生长初期的形貌和结构进行了模拟.铂硅(PtSi)红外探测器其特点是PtSi膜与Si粘附性好,应力小,接触电阻小,性能稳定,而且膜层越薄,其器件的量子效率越高.因此,纳米级PtSi膜的制备技术成为硅铂探测器的关键,也成为薄膜研究的热点.文中对不同工艺条件下制备的纳米级PtSi膜进行了成分、形貌分析.文中实验工作对部分计算结果进行了必要的验证,表明计算机模拟用于研究薄膜沉积过程对于薄膜材料的制备有着重要的指导意义,在材料表面领域有着广阔的应用前景.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1概述

§1.2蒙特卡罗方法

§1.3分子动力学方法

§1.4嵌入原子方法

§1.5课题研究的目的意义

第二章薄膜生长的理论基础与模拟程序设计思想

§2.1气体在固体表面的吸附和脱附现象

§2.2粒子在固体表面的凝聚和扩散

§2.3表面能

§2.4建立在自由能概念上的成核理论

§2.5成核过程对薄膜生长的影响

2.5.1薄膜材料性质对薄膜生长的影响

2.5.2基体性质对薄膜生长的影响

2.5.3基体温度对薄膜生长的影响

2.5.4蒸发速率对薄膜生长的影响

§2.6薄膜成核的原子论模型

§2.7概率过程模型

§2.8新模型的构想

§2.9本章小结

第三章程序设计与分析

§3.1程序及程序变量说明

§3.2层内扩散的影响

3.2.1凝团和分形生长

3.2.2吸附能与激活能的影响

3.2.3沉积时间与凝团数目

§3.3层间扩散的影响

§3.4实验验证

§3.5本章小结

第四章硅化铂超薄膜生长机理的研究

§4.1研究现状

§4.2试验结果

4.2.1样品制备

4.2.2生成相

4.2.3俄歇谱特点

§4.3PtSi膜的岛化

4.3.1溅射Pt原子的无规则性引起膜的岛化

4.3.2退火过程中薄膜的类液态性质引起的岛化

4.3.3 Pt沉积时衬底温度对薄膜形貌的影响

§4.4对俄歇谱特点的解释

§4.5本章小结

第五章结论

致谢

参考文献

附录

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