入射粒子角度對薄膜生長形貌結(jié)構(gòu)影響的二維平面模擬

1、天津大學(xué)2009級電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計報告1入射粒子角度對薄膜生長形貌結(jié)構(gòu)影響的二維平面模擬【摘要摘要】：本文主要討論了影響薄膜生長形貌的主要因素之一：本文主要討論了影響薄膜生長形貌的主要因素之一——入射粒子的角度，并用入射粒子的角度，并用蒙特卡羅法建立了相關(guān)模型，模擬了在不同入射角度下的薄膜生長情況，從而總結(jié)出了入蒙特卡羅法建立了相關(guān)模型，模擬了在不同入射角度下的薄膜生長情況，從而總結(jié)出了入射粒子角度對薄膜生長形貌結(jié)構(gòu)影響。射粒

2、子角度對薄膜生長形貌結(jié)構(gòu)影響。【關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞】：入射粒子角度、蒙特卡羅法、擴(kuò)散幾率：入射粒子角度、蒙特卡羅法、擴(kuò)散幾率【ABSTRACT】：Thisthesismainlydiscussestheangleoftheincidentparticle—oneoftheprincipalfactswhichinfluencethefilmgrowthmphology.WeestablishedthemodelbyMonteCarlometh

3、odsimulatedthefilmgrowthmphologyatdifferentincidentangles.Finallywesummarizedtheinfluences【KEYWDS】：TheangleoftheincidentparticleMonteCarlomethodDiffusionchance一、一、引言引言影響薄膜生長的主要因素有：入射粒子的能量、基底表面的生長點數(shù)目、基底上已生長成的穩(wěn)定核的尺寸大小和形狀、入

4、射粒子的角度等。這些因素對薄膜生長的效果都有很大影響，所以要小心控制各變量，研究個因素的影響。二、二、相關(guān)理論相關(guān)理論1.1.薄膜形成過程薄膜形成過程1.1薄膜的形成一般有三種形式：（1）島狀形式（Volmer－Weber形式）；（2）單層成長形式（Frank－VerMerwe式）；（3）層島結(jié)合形式（Stranski－Krastanov形式）。其中，大多數(shù)薄膜的形成與成長都屬于第一種形式，即島狀形式。薄膜以島狀形式生長時一般分為凝結(jié)過

5、程、核形成與生長過程、島形成與結(jié)合生長過程。1.2凝結(jié)過程凝結(jié)過程是薄膜形成的第一階段:包括入射粒子在基體表面的吸附過程、表面擴(kuò)散過程和凝結(jié)過程。以真空蒸發(fā)薄膜為例，當(dāng)從蒸發(fā)源蒸發(fā)出的氣相原子入射到基體表面上時，一部分氣相原子因能量較大而彈性反射回去，與基體不發(fā)生能量交換；一部分氣相原子被吸附在基體表面上但仍具有較大的解吸能而再次蒸發(fā)出去（二次蒸發(fā)）；還有一部分氣相原子則與基體表面進(jìn)行能量交換被吸附。被吸附在基體表面的原子，失去了在表面

6、法線方向的動能，只具有水平方向運動的動能，在基體表面上作不同方向的表面擴(kuò)散運動，相互碰撞結(jié)合成原子對或小原子團(tuán)后才能產(chǎn)生凝結(jié)?；蛘呖梢哉f凝結(jié)過程是指吸附原子在基體表面上形成原子對及其以后的過程。吸附原子的表面擴(kuò)散運動是形成天津大學(xué)2009級電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計報告3（2）實現(xiàn)從已知概率分布抽樣。構(gòu)造了概率模型以后，由于各種概率模型都可以看作是由各種各樣的概率分布構(gòu)成的，因此產(chǎn)生已知概率分布的隨機(jī)變量（或隨機(jī)向量），就成為實現(xiàn)蒙特卡

7、羅方法模擬實驗的基本手段，這也是蒙特卡羅方法被稱為隨機(jī)抽樣的原因。最簡單、最基本、最重要的一個概率分布是（0，1）上的均勻分布（或稱矩形分布）。隨機(jī)數(shù)就是具有這種均勻分布的隨機(jī)變量。隨機(jī)數(shù)序列就是具有這種分布的總體的一個簡單子樣，也就是一個具有這種分布的相互獨立的隨機(jī)變數(shù)序列。產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的問題，就是從這個分布的抽樣問題。在計算機(jī)上，可以用物理方法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，但價格昂貴，不能重復(fù)，使用不便。另一種方法是用數(shù)學(xué)遞推公式產(chǎn)生。這樣產(chǎn)生的序列，

8、與真正的隨機(jī)數(shù)序列不同，所以稱為偽隨機(jī)數(shù)，或偽隨機(jī)數(shù)序列。不過，經(jīng)過多種統(tǒng)計檢驗表明，它與真正的隨機(jī)數(shù)，或隨機(jī)數(shù)序列具有相近的性質(zhì)，因此可把它作為真正的隨機(jī)數(shù)來使用。由已知分布隨機(jī)抽樣有各種方法，與從(01)上均勻分布抽樣不同，這些方法都是借助于隨機(jī)序列來實現(xiàn)的，也就是說，都是以產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)為前提的。由此可見，隨機(jī)數(shù)是我們實現(xiàn)蒙特卡羅模擬的基本工具。（3）建立各種估計量。一般說來，構(gòu)造了概率模型并能從中抽樣后，即實現(xiàn)模擬實驗后，我們就要確

9、定一個隨機(jī)變量，作為所要求的問題的解，我們稱它為無偏估計。建立各種估計量，相當(dāng)于對模擬實驗的結(jié)果進(jìn)行考察和登記，從中得到問題的解。3.3.基本原理基本原理當(dāng)入射角度不是特別大時，雖然陰影效應(yīng)存在，但是一方面由于入射角度不是很大，陰影效應(yīng)本身并不十分明顯，另一方面，由于基板溫度較高，原子運動相當(dāng)頻繁、原子擴(kuò)散充分，原子自身的擴(kuò)散能彌補(bǔ)陰影效應(yīng)的影響。當(dāng)入射角度非常大時，由于陰影效應(yīng)加劇，原子擴(kuò)散不能完全彌補(bǔ)它的影響，在局部形成壁壘，把表面

10、分割成若干部分，使這一部分的原子不能跨躍壁壘而到達(dá)那一部分空間，原子只能在各自的局部空間內(nèi)擴(kuò)散，因此形成這種具有部分致密，部分卻堆積狀態(tài)不好的結(jié)構(gòu)。三、建立模型三、建立模型1.首先選擇大小為（100100）的平面二維基體，取各向同性基體。2.量化基體：以原子尺寸來表示基體。3.模型的簡化。為分析簡單，將原子的沉積和擴(kuò)散過程簡化了單一原子的沉積的擴(kuò)散過程，即只有當(dāng)前一個原子的擴(kuò)散過程完成后，才開始下一原子的沉積和擴(kuò)散過程。4.入射粒子角度