Ag超薄膜生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅模擬

　　用動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅的方法對(duì)Ag 原子在Pt( 111) 基底上的生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行模擬，研究了溫度對(duì)金屬超薄膜初始生長(zhǎng)形貌的影響。結(jié)果表明，隨著溫度的升高島從分形狀向凝聚狀的轉(zhuǎn)變過(guò)程，模擬結(jié)果能與相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相吻合。本文進(jìn)一步討論了原子擴(kuò)散能力對(duì)島形貌的影響，預(yù)測(cè)了Ag 島從分形狀向凝聚狀轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)折溫度區(qū)域。并且通過(guò)改變沉積速率論證了轉(zhuǎn)折溫度區(qū)域隨著沉積速率的增加而提高。

　　金屬超薄膜材料以其獨(dú)特的物理特性、誘人的應(yīng)用前景和重要的科學(xué)價(jià)值目前越來(lái)越受到人們的關(guān)注。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在研究薄膜生長(zhǎng)中的微觀細(xì)致行為的作用越來(lái)越大，該技術(shù)為研究薄膜生長(zhǎng)機(jī)理提供了重要的理論研究工具。在原子尺度上，超薄膜的生長(zhǎng)主要包括核的形成、生長(zhǎng)以及合并等過(guò)程，而這些過(guò)程又受到沉積原子在表面的擴(kuò)散勢(shì)壘、擴(kuò)散機(jī)制、襯底結(jié)構(gòu)、基底溫度以及沉積速率等多種因素的影響。薄膜在生長(zhǎng)初期，真空技術(shù)網(wǎng)(http://genius-power.com/)認(rèn)為主要需要考慮一下幾個(gè)過(guò)程:

　�、俦∧ぴ�子沉積到基底表面上并被變?yōu)槲�附原�?

　�、谖�附原子在基底表面上擴(kuò)散并成核，長(zhǎng)大及合并;

　�、畚�附原子的再蒸發(fā)。

　　自從Witten 和Sander 等提出DLA( The Diffusion Limited Aggregation Model) 模型后，有關(guān)薄膜表面生長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)隨機(jī)模型很快發(fā)展起來(lái)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用仿真技術(shù)能更加深入、細(xì)致地研究不同制備環(huán)境下薄膜的生長(zhǎng)行為。后來(lái)，在DLA 模型的基礎(chǔ)上發(fā)展了一系列研究薄膜表面生長(zhǎng)過(guò)程的模型。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得跟蹤大量粒子的行為成為可能，采用仿真技術(shù)便能更深入、更細(xì)致地研究不同制備環(huán)境下薄膜生長(zhǎng)行為，這對(duì)人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)薄膜表面生長(zhǎng)過(guò)程和相關(guān)物理機(jī)制具有重要意義。

　　本論文采用二維動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅的方法模擬了Ag 薄膜在Pt( 111) 上的生長(zhǎng)過(guò)程，并將仿真結(jié)果與國(guó)外已報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，從而證明計(jì)算機(jī)仿真模型的合理性。進(jìn)一步地，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)了島形貌明顯轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)域。

結(jié)論

　　采用動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅的方法，模擬了Ag 原子在Pt( 111) 基片上的生長(zhǎng)過(guò)程，討論了溫度對(duì)Ag 超薄膜初始生長(zhǎng)島形貌的影響。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬在原子尺度上揭示了島從分形狀向凝聚狀的轉(zhuǎn)變過(guò)程，計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果能與相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相吻合。通過(guò)改變不同基底溫度，模擬分析了島形貌的轉(zhuǎn)變過(guò)程。并且通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)島形貌轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)折溫度，論證了島形貌的轉(zhuǎn)折溫度區(qū)域隨著沉積速率的增加而升高，并用擴(kuò)散時(shí)間和擴(kuò)散速率的關(guān)系解釋了這種現(xiàn)象。本文的研究結(jié)果可對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)制備提供重要的理論參考和指導(dǎo)。