亞單層薄膜形核生長動力學的計算模擬研究.pdf

1、探索亞單層薄膜外延生長期間二維島圖形的演變過程及規(guī)律一直是表面科學領域里十分活躍的研究課題，這是因為薄膜材料制備的質量與生長初期亞單層島的形狀及空間尺寸分布密切相關。本文基于近年來掃描隧道顯微鏡實驗的觀察結果，用動力學蒙特卡羅模擬、平均場速率方程分析研究薄膜外延生長初期二維島的形核和生長行為，并用元胞自動機理論研究相關表面圖形的構型和演變規(guī)律。全文共分為如下六章。 第一章：簡要介紹薄膜生長的基本模式、薄膜生長初期的基本原子過程；

2、回顧有關薄膜生長的理論描述及計算機模擬方面的研究進展。 第二章：研究金屬超薄膜外延生長過程，探索島形狀和島密度對生長控制參數(shù)(溫度、沉積率、覆蓋度)的依賴關系及標度行為，研究襯底對稱性對團簇形成的影響，用多重分形理論定量表征多生長中心團簇的非均勻分布。 第三章：用動力學蒙特卡羅模擬研究表面劑誘導外延中二維島的形成。通過引入近鄰配位數(shù)依賴性的交換勢壘和考慮非對稱性島邊緣交換機制，得到了各向異性分枝及規(guī)則團狀的生長圖形。進一

3、步地，基于第一性原理計算結果，建立了擴散-交換-再換位表面劑誘導外延生長模型。用速率方程對該模型進行的分析表明，由再換位表面擴散控制的形核密度與相關原子過程速率之間存在著標度關系。 第四章：研究Si(111)-7×7再構表面金屬納米團簇的形核和生長動力學，用動力學蒙特卡羅模擬計算增原子和團簇密度隨溫度和沉積率的演變行為，并將其結果與常規(guī)的金屬原子在金屬表面的生長情形進行了分析比較。研究由層錯和非層錯半單胞結構上的差異引起的增原子