磁控濺射銅薄膜生長過程的蒙特卡羅模擬.pdf

1、薄膜技術(shù)在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。人們通過理論和試驗對薄膜的生長過程和機理進行了一系列的研究，但由于當(dāng)代微觀測試技術(shù)的局限性，從而使得計算機仿真薄膜生長成為非常重要和有效的方法。由于薄膜的生長過程是一個隨機過程，所以蒙特卡羅方法便很自然地被應(yīng)用于計算機仿真薄膜生長這一過程。本文圍繞蒙特卡羅仿真磁控濺射銅薄膜的生長開展了以下工作： 首先，介紹了薄膜生長的理論、研究現(xiàn)狀、仿真模型及研究方法。重點分析比較了薄膜微觀沉積過程常用的

2、兩種方法：分子動力學(xué)和蒙特卡羅方法。并且介紹了計算機圖形學(xué)在仿真薄膜生長過程中的應(yīng)用等。 然后，運用Monte Carlo方法和Srolovitz等人提出的Q-state Potts模型對磁控濺射Cu薄膜生長過程進行了計算機二維形貌模擬。考察了薄膜生長時間對晶粒大小的影響。發(fā)現(xiàn)晶粒的長大是一個相互吞噬的動態(tài)過程。隨著薄膜生長，晶粒逐漸變大，單位表面內(nèi)晶粒數(shù)目減少。但是當(dāng)薄膜生長約500MCS后，晶粒的平均粒徑基本不變，約為9.1

3、個基本單位，相同表面內(nèi)晶粒數(shù)目達到動態(tài)平衡。 最后，運用三維Kinetic Monte Carlo方法模擬了Cu膜的生長過程。在合理確定原子的吸附、遷移、脫附等運動的基礎(chǔ)上，重點研究了基底的活性分布和溫度對銅薄膜生長的影響。模擬并考察了薄膜生長狀況的表面形貌、沉積率、均方根粗糙度和相對密度。發(fā)現(xiàn)基底活性點的分布對薄膜生長的影響至關(guān)重要。相同數(shù)目的活性點在基底分布愈均勻，愈有利于薄膜的吸附沉積；基底活性點愈多，吸附沉積率愈高：但活