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随着计算机技术水平的提高,非均匀基底上薄膜生长的计算机模拟已成为薄膜研究的一个热点领域。任何一块作为薄膜生长的基底都不可能是完全理想的均匀,基底表面的非均匀性对薄膜生长的影响是毋容置疑的。非均匀基底对薄膜生长行为的影响主要是通过相互作用能的不均匀性对沉积原子在基底上行为的作用。为了获得基底表面的合理特征,必须要考虑基底相互作用能的分布结构。 相互作用能的非均一性是由基底表面原子在垂直和水平方向上实际位置与理想晶格原子位置的偏差所造成。考虑到这种基底原子位置高低不等和位置无序等现象引起的基底与吸附原子之间相互作用能的非均一性对三维薄膜生长的影响,本论文将基底非均匀分布的无规则性拟合为一定范围内的随机分布,建立了一个非均匀基底上的三维薄膜初期生长模型。同时考虑到基底与吸附原子之间相互作用能,其影响范围会随着沉积原子层数的增加而逐渐减少。为了研究基底相互作用能的分布结构与三维薄膜初期生长过程和外延生长过程之间的规律,本文建立了薄膜初期生长模型,并在此基础上,将初期模型延伸到外延生长,建立了1+1维简化薄膜外延生长模型。 两种模型包括原子沉积、扩散,绕岛和碰撞过程,主要分析了非均匀基底上基底与吸附原子之间相互作用能对三维薄膜初期生长和外延生长的影响。文章主要包含三部分: 1、相互作用能的非均一性对薄膜初期生长的影响。这一部分采用三维薄膜初期生长模型,得到了薄膜覆盖度、沉积速率、沉积能量以及基底分布结构等因素与薄膜初期生长岛数目和岛平均粒子数的曲线。 2、随着覆盖度的增加,通过改变基底的材料来改变相互作用能的大小,研究异质原子之间相互作用能的非均一性对三维薄膜外延生长的影响。采用1+1维模型,考虑相互作用能其影响范围会随着沉积原子层数的增加而逐渐衰减,分析了非均匀基底与均匀基底之间、非均匀基底上温度、沉积速率等因素对薄膜粗糙度、多重台阶数/总台阶数、各层覆盖率之间的影响。 3、具体分析导致相互作用能的不均一性的各类因素对三维薄膜生长过程的影响。这部分主要分析的是相互作用能不均一性的分布结构的影响。初期生长过程采用薄膜初期生长模型,考虑了非均一性离散程度以及非均一性分布形态等因素;外延生长过程采用1+1维简化外延生长模型,考虑了第一层相互作用能、层间相互作用能差、非均一性离散程度以及非均一性分布形态等因素。 用非均匀基底上的初期生长模型模拟薄膜初期生长过程,我们发现初期原子岛的形状和数目主要由温度、沉积速率、沉积能量、覆盖度等因素来决定,同时还受到相互作用能的不均一性离散程度和分布形态的控制和影响。通过对薄膜后期外延生长过程的模拟,我们得到的结果验证了1+1维模型的正确性,同时发现随着沉积原子层数的增加,基底与沉积原子间相互作用能的大小和衰减速率对薄膜外延生长有重要的影响。