掠角沉積的分子動(dòng)力學(xué)仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、三維及準(zhǔn)三維納米結(jié)構(gòu)器件是納米技術(shù)時(shí)代的核心基礎(chǔ)器件之一。掠角沉積技術(shù)以其高效性成為一種最有潛力的納米結(jié)構(gòu)加工方法,然而,對(duì)其機(jī)理分析遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)驗(yàn)研究的現(xiàn)狀制約了此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。因此,對(duì)于掠角沉積過(guò)程機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步考察對(duì)于納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝優(yōu)化都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文基于分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)掠角沉積機(jī)理進(jìn)行了多方面的研究。首先建立了掠角沉積過(guò)程的分子動(dòng)力學(xué)仿真模型,討論并選擇了兼顧計(jì)算效率與經(jīng)濟(jì)性的單機(jī)并行計(jì)算硬件平臺(tái),初步

2、驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。同時(shí),采用自定義的沉積結(jié)構(gòu)傾斜角統(tǒng)計(jì)方法結(jié)合徑向分布函數(shù)統(tǒng)計(jì)和公共鄰位分析技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)仿真計(jì)算結(jié)果的深入分析。
　　其次,對(duì)平面基體上的掠角沉積過(guò)程進(jìn)行了仿真及分析。結(jié)果表明,沉積原子沉積于基體的過(guò)程中具有不同的運(yùn)動(dòng)形式,從而造成了沉積結(jié)構(gòu)與沉積基體間的不同結(jié)合形式,降低沉積入射能量,才能通過(guò)發(fā)揮原子固有排列順序的作用得到具有一定特征的沉積結(jié)構(gòu);沉積結(jié)構(gòu)的傾斜角與沉積原子的真實(shí)入射角相一致;不同沉積入射角下沉

3、積結(jié)構(gòu)具有不同的形貌分化特征,是由其內(nèi)部缺陷層的分化不同而造成;而沉積結(jié)構(gòu)形核是優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)區(qū)域相互連接合并的結(jié)果。
　　再次,對(duì)預(yù)置結(jié)構(gòu)基體上的掠角沉積過(guò)程進(jìn)行了仿真及分析。結(jié)果表明,掠角沉積結(jié)構(gòu)在單一預(yù)置結(jié)構(gòu)上的生長(zhǎng)受到預(yù)置結(jié)構(gòu)變形、損傷以及多平面上生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)方向相制約的共同作用,使其無(wú)規(guī)則的生長(zhǎng);在沉積入射角超過(guò)60°時(shí),沉積結(jié)構(gòu)的缺陷層產(chǎn)生方向的改變,使其沉積結(jié)構(gòu)傾斜角不同于平面基體情況下;陣列預(yù)置結(jié)構(gòu)的形狀、形貌參數(shù)以及基體運(yùn)