亞單層薄膜形核生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的計(jì)算模擬研究.pdf

1、探索亞單層薄膜外延生長(zhǎng)期間二維島圖形的演變過(guò)程及規(guī)律一直是表面科學(xué)領(lǐng)域里十分活躍的研究課題，這是因?yàn)楸∧げ牧现苽涞馁|(zhì)量與生長(zhǎng)初期亞單層島的形狀及空間尺寸分布密切相關(guān)。本文基于近年來(lái)掃描隧道顯微鏡實(shí)驗(yàn)的觀察結(jié)果，用動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅模擬、平均場(chǎng)速率方程分析研究薄膜外延生長(zhǎng)初期二維島的形核和生長(zhǎng)行為，并用元胞自動(dòng)機(jī)理論研究相關(guān)表面圖形的構(gòu)型和演變規(guī)律。全文共分為如下六章。 第一章：簡(jiǎn)要介紹薄膜生長(zhǎng)的基本模式、薄膜生長(zhǎng)初期的基本原子過(guò)程；

2、回顧有關(guān)薄膜生長(zhǎng)的理論描述及計(jì)算機(jī)模擬方面的研究進(jìn)展。 第二章：研究金屬超薄膜外延生長(zhǎng)過(guò)程，探索島形狀和島密度對(duì)生長(zhǎng)控制參數(shù)(溫度、沉積率、覆蓋度)的依賴關(guān)系及標(biāo)度行為，研究襯底對(duì)稱性對(duì)團(tuán)簇形成的影響，用多重分形理論定量表征多生長(zhǎng)中心團(tuán)簇的非均勻分布。 第三章：用動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅模擬研究表面劑誘導(dǎo)外延中二維島的形成。通過(guò)引入近鄰配位數(shù)依賴性的交換勢(shì)壘和考慮非對(duì)稱性島邊緣交換機(jī)制，得到了各向異性分枝及規(guī)則團(tuán)狀的生長(zhǎng)圖形。進(jìn)一

3、步地，基于第一性原理計(jì)算結(jié)果，建立了擴(kuò)散-交換-再換位表面劑誘導(dǎo)外延生長(zhǎng)模型。用速率方程對(duì)該模型進(jìn)行的分析表明，由再換位表面擴(kuò)散控制的形核密度與相關(guān)原子過(guò)程速率之間存在著標(biāo)度關(guān)系。 第四章：研究Si(111)-7×7再構(gòu)表面金屬納米團(tuán)簇的形核和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，用動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅模擬計(jì)算增原子和團(tuán)簇密度隨溫度和沉積率的演變行為，并將其結(jié)果與常規(guī)的金屬原子在金屬表面的生長(zhǎng)情形進(jìn)行了分析比較。研究由層錯(cuò)和非層錯(cuò)半單胞結(jié)構(gòu)上的差異引起的增原子