外延生长薄膜中失配位错形成条件的分子动力学模拟研究

摘要

运用分子动力学方法对负失配条件下的外延铝簿膜中失配位错的形成进行了模拟研究.所采用的原子间相互作用势为嵌入原子法(EAM)多体势.模拟结果显示:在500K下长时间静态弛豫,表面和内部结构完整的外延膜在9-80原子层厚度范围内(约为其热力学临界厚度的3-40倍)均不形成失配位错,而在薄膜表面预置一个单原子层厚、三个原子直径大小的凸台或凹坑时,失配位错则能够在15个原子层厚的外延膜上迅速形成:在动态沉积生长条件下,表面自然形成凹凸,初始厚度为9个原子层厚的外延膜在沉积生长中迅速形成失配位错.在三种条件下,所形成的位错均为伯格斯矢量与失配方向平行的全刃位错.分析发现:在压应力作用下,表面微凸台诱发了其侧薄膜内部原子的挤出,造成位错形核;而表面微凹坑则直接因压应力作用形成了一个表面半位错环核.