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入射能量对Au/Au(111)薄膜生长影响的分子动力学模拟

颜超 黄莉莉 何兴道

入射能量对Au/Au(111)薄膜生长影响的分子动力学模拟

颜超, 黄莉莉, 何兴道
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  • 利用分子动力学模拟了Au原子在Au(111)表面低能沉积的动力学过程. 采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,通过对沉积层原子结构的分析和薄膜表面粗糙度、层覆盖率的计算,研究了沉积粒子能量对薄膜质量的影响及其机制. 结果表明:当入射能量Ein Ein≥ 25 eV 时,沉积层表面原子结构出现了较为明显的晶界,沉积原子注入到基体表面第三层及以下,随着入射能量的增加,薄膜表面粗糙度增加,沉积层和基体表层原子排列越不规则,载能沉积会降低基体内部的稳定性,导致基体和薄膜内部缺陷的产生,降低薄膜质量. 此外,当基体内部某层沉积原子数约等于该层总原子数的一半时,沉积原子将能穿过该层进入到基体内部更深层.
    [1]

    Pagon A M, Partridge J G, Hubbard P, Taylor M B, McCulloch D G, Doyle E D, Latham K, Bradby J E, Borisenko K B, Li G 2010 Surf. Coat. Technol. 204 3552

    [2]

    ElGaz H, Abdel-Rahman E, Salem H G, Nassar F 2010 Appl. Surf. Sci. 256 2056

    [3]

    Zhao H W, Bie Q S, Du J, Lu M, Sui Y X, Zhai H R, Xia H 1997 Acta Phys. Sin. 46 2047 (in Chinese)[赵宏武, 别青山, 杜军, 鹿牧, 眭云霞, 翟宏如, 夏慧 1997 物理学报 46 2047]

    [4]

    Zhang C, L H F, Zhang Q Y 2002 Acta Phys. Sin. 51 2329 (in Chinese)[张超, 吕海峰, 张庆瑜 2002 物理学报 51 2329]

    [5]

    Chen M, Wei H L, Liu Z L, Yao K L 2001 Acta Phys. Sin. 50 2446 (in Chinese)[陈敏, 魏和林, 刘祖黎, 姚凯伦 2001 物理学报 50 2446]

    [6]

    Colligon J S 1995 J. Vac. Sci. Technol. A 13 1649

    [7]

    Zhang Q Y 1999 J. Dalian Univ. Tech. 39 730 (in Chinese) [张庆瑜 1999 大连理工大学学报 39 730]

    [8]

    Ye Z Y, Zhang Q Y 2002 Acta Phys. Sin. 51 2798 (in Chinese)[叶子燕, 张庆瑜 2002 物理学报 51 2798]

    [9]

    Pereira Z S, Silva da E Z 2010 Phys. Rev. B 81 195417

    [10]

    Hwang S F, Li Y H, Hong Z H 2012 Comput. Mater. Sci. 56 85

    [11]

    Gong H F, Lu W, Wang L M, Li G P, Zhang S X 2012 Comput. Mater. Sci. 65 230

    [12]

    Gong H F, Lu W, Wang L M, Li G P, Zhang S X 2012 J. Appl. Phys. 112 024903

    [13]

    Hong Z H, Hwang S F, Fang T H 2010 Comput. Mater. Sci. 48 520

    [14]

    Liu M L, Zhang Z N, Li W, Zhao Q, Qi Y, Zhang L 2009 Acta Phys. Sin. 58 S199 (in Chinese)[刘美林, 张宗宁, 李蔚, 赵骞, 祁阳, 张林 2009 物理学报 58 S199]

    [15]

    Jing X B, Liu Z L, Yao K L 2012 Appl. Surf. Sci. 258 2771

    [16]

    Cao Y Z, Zhang J J, Sun T, Yan Y D, Yu F L 2010 Appl. Surf. Sci. 256 5993

    [17]

    Zhang Y J, Dong G N, Mao H J, Xie Y B 2007 Chin. Sci. Bull. 52 2813 (in Chinese)[张宇军, 董光能, 毛军红, 谢友柏 2007 科学通报 52 2813]

    [18]

    Huang X Y, Cheng X L, Xu J J, Wu W D 2012 Acta Phys. Sin. 61 096801 (in Chinese)[黄晓玉, 程新路, 徐嘉靖, 吴卫东 2012 物理学报 61 096801]

    [19]

    Huang X Y, Cheng X L, Xu J J, Wu W D 2012 Acta Phys. Sin. 61 016805 (in Chinese)[黄晓玉, 程新路, 徐嘉靖, 吴卫东 2012 物理学报 61 016805]

    [20]

    Yan C, Duan J H, He X D 2010 Acta Phys. Sin. 59 8807 (in Chinese)[颜超, 段军红, 何兴道 2010 物理学报 59 8807]

    [21]

    Yan C, L H F, Zhang C, Zhang Q Y 2006 Acta Phys. Sin. 55 1351 (in Chinese)[颜超, 吕海峰, 张超, 张庆瑜 2006 物理学报 55 1351]

    [22]

    Daw M S, Baskes M I 1984 Phys. Rev. B 29 6443

    [23]

    Foiles S M, Baskes M I, Daw M S 1986 Phys. Rev. B 33 7983

    [24]

    Swope W C, Andersen H C, Berens P H, Wilson K R 1982 J. Chem. Phys. 76 637

    [25]

    Adamović D, Chirita V, Mnger E P, Hultman L, Greene J E 2007 Phys. Rev. B 76 115418

    [26]

    Jing X B 2011 Ph. D. Dissertation (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology) (in Chinese) [荆兴斌 2011 博士学位论文 (武汉: 华中科技大学)]

    [27]

    Clavero C, Cebollada A, Armelles G, Fruchart O 2010 J. Magn. Magn. Mater. 322 647

    [28]

    Singh R K, Naravan J 1990 Phys. Rev. B 41 8843

    [29]

    Meyerheim H L, Przybylski M, Ernst A, Shi Y, Henk J, Soyka E, Kirschner J 2007 Phys. Rev. B 76 035425

    [30]

    Lee S H, Kwak E H, Kim H S, Lee S W, Jeong G H 2013 Thin Solid Films 547 188

    [31]

    Yan C, Zhang C, Zhang Q Y, Liu T W, Huang H 2009 Appl. Surf. Sci. 255 3875

  • [1]

    Pagon A M, Partridge J G, Hubbard P, Taylor M B, McCulloch D G, Doyle E D, Latham K, Bradby J E, Borisenko K B, Li G 2010 Surf. Coat. Technol. 204 3552

    [2]

    ElGaz H, Abdel-Rahman E, Salem H G, Nassar F 2010 Appl. Surf. Sci. 256 2056

    [3]

    Zhao H W, Bie Q S, Du J, Lu M, Sui Y X, Zhai H R, Xia H 1997 Acta Phys. Sin. 46 2047 (in Chinese)[赵宏武, 别青山, 杜军, 鹿牧, 眭云霞, 翟宏如, 夏慧 1997 物理学报 46 2047]

    [4]

    Zhang C, L H F, Zhang Q Y 2002 Acta Phys. Sin. 51 2329 (in Chinese)[张超, 吕海峰, 张庆瑜 2002 物理学报 51 2329]

    [5]

    Chen M, Wei H L, Liu Z L, Yao K L 2001 Acta Phys. Sin. 50 2446 (in Chinese)[陈敏, 魏和林, 刘祖黎, 姚凯伦 2001 物理学报 50 2446]

    [6]

    Colligon J S 1995 J. Vac. Sci. Technol. A 13 1649

    [7]

    Zhang Q Y 1999 J. Dalian Univ. Tech. 39 730 (in Chinese) [张庆瑜 1999 大连理工大学学报 39 730]

    [8]

    Ye Z Y, Zhang Q Y 2002 Acta Phys. Sin. 51 2798 (in Chinese)[叶子燕, 张庆瑜 2002 物理学报 51 2798]

    [9]

    Pereira Z S, Silva da E Z 2010 Phys. Rev. B 81 195417

    [10]

    Hwang S F, Li Y H, Hong Z H 2012 Comput. Mater. Sci. 56 85

    [11]

    Gong H F, Lu W, Wang L M, Li G P, Zhang S X 2012 Comput. Mater. Sci. 65 230

    [12]

    Gong H F, Lu W, Wang L M, Li G P, Zhang S X 2012 J. Appl. Phys. 112 024903

    [13]

    Hong Z H, Hwang S F, Fang T H 2010 Comput. Mater. Sci. 48 520

    [14]

    Liu M L, Zhang Z N, Li W, Zhao Q, Qi Y, Zhang L 2009 Acta Phys. Sin. 58 S199 (in Chinese)[刘美林, 张宗宁, 李蔚, 赵骞, 祁阳, 张林 2009 物理学报 58 S199]

    [15]

    Jing X B, Liu Z L, Yao K L 2012 Appl. Surf. Sci. 258 2771

    [16]

    Cao Y Z, Zhang J J, Sun T, Yan Y D, Yu F L 2010 Appl. Surf. Sci. 256 5993

    [17]

    Zhang Y J, Dong G N, Mao H J, Xie Y B 2007 Chin. Sci. Bull. 52 2813 (in Chinese)[张宇军, 董光能, 毛军红, 谢友柏 2007 科学通报 52 2813]

    [18]

    Huang X Y, Cheng X L, Xu J J, Wu W D 2012 Acta Phys. Sin. 61 096801 (in Chinese)[黄晓玉, 程新路, 徐嘉靖, 吴卫东 2012 物理学报 61 096801]

    [19]

    Huang X Y, Cheng X L, Xu J J, Wu W D 2012 Acta Phys. Sin. 61 016805 (in Chinese)[黄晓玉, 程新路, 徐嘉靖, 吴卫东 2012 物理学报 61 016805]

    [20]

    Yan C, Duan J H, He X D 2010 Acta Phys. Sin. 59 8807 (in Chinese)[颜超, 段军红, 何兴道 2010 物理学报 59 8807]

    [21]

    Yan C, L H F, Zhang C, Zhang Q Y 2006 Acta Phys. Sin. 55 1351 (in Chinese)[颜超, 吕海峰, 张超, 张庆瑜 2006 物理学报 55 1351]

    [22]

    Daw M S, Baskes M I 1984 Phys. Rev. B 29 6443

    [23]

    Foiles S M, Baskes M I, Daw M S 1986 Phys. Rev. B 33 7983

    [24]

    Swope W C, Andersen H C, Berens P H, Wilson K R 1982 J. Chem. Phys. 76 637

    [25]

    Adamović D, Chirita V, Mnger E P, Hultman L, Greene J E 2007 Phys. Rev. B 76 115418

    [26]

    Jing X B 2011 Ph. D. Dissertation (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology) (in Chinese) [荆兴斌 2011 博士学位论文 (武汉: 华中科技大学)]

    [27]

    Clavero C, Cebollada A, Armelles G, Fruchart O 2010 J. Magn. Magn. Mater. 322 647

    [28]

    Singh R K, Naravan J 1990 Phys. Rev. B 41 8843

    [29]

    Meyerheim H L, Przybylski M, Ernst A, Shi Y, Henk J, Soyka E, Kirschner J 2007 Phys. Rev. B 76 035425

    [30]

    Lee S H, Kwak E H, Kim H S, Lee S W, Jeong G H 2013 Thin Solid Films 547 188

    [31]

    Yan C, Zhang C, Zhang Q Y, Liu T W, Huang H 2009 Appl. Surf. Sci. 255 3875

  • [1] 陈仙, 王炎武, 王晓艳, 安书董, 王小波, 赵玉清. 非晶氧化钛薄膜形成过程中钛离子能量对表面结构影响的机理. 物理学报, 2014, 63(24): 246801. doi: 10.7498/aps.63.246801
    [2] 魏合林, 刘祖黎, 姚凯伦, 陈敏. 沉积粒子能量对薄膜早期生长过程的影响. 物理学报, 2001, 50(12): 2446-2451. doi: 10.7498/aps.50.2446
    [3] 周耐根, 周 浪. 外延生长薄膜中失配位错形成条件的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2005, 54(7): 3278-3283. doi: 10.7498/aps.54.3278
    [4] 白清顺, 窦昱昊, 何欣, 张爱民, 郭永博. 基于分子动力学模拟的铜晶面石墨烯沉积生长机理研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200781
    [5] 刘强, 郭巧能, 钱相飞, 王海宁, 郭睿林, 肖志杰, 裴海蛟. 循环载荷下纳米铜/铝薄膜孔洞形核、生长及闭合的分子动力学模拟. 物理学报, 2019, 68(13): 133101. doi: 10.7498/aps.68.20181901
    [6] 刘美林, 张宗宁, 李蔚, 祁阳, 张林, 赵骞. MgO(001)表面上沉积MgO薄膜过程的分子动力学模拟. 物理学报, 2009, 58(13): 199-S203. doi: 10.7498/aps.58.199
    [7] 杨平, 吴勇胜, 许海锋, 许鲜欣, 张立强, 李培. TiO2/ZnO纳米薄膜界面热导率的分子动力学模拟. 物理学报, 2011, 60(6): 066601. doi: 10.7498/aps.60.066601
    [8] 兰惠清, 徐藏. 掺硅类金刚石薄膜摩擦过程的分子动力学模拟. 物理学报, 2012, 61(13): 133101. doi: 10.7498/aps.61.133101
    [9] 文玉华, 杨全文, 朱如曾. 纳米铜团簇在常温和升温过程中能量特征的分子动力学研究. 物理学报, 2005, 54(1): 89-95. doi: 10.7498/aps.54.89
    [10] 王云天, 曾祥国, 杨鑫. 高应变率下温度对单晶铁中孔洞成核与生长影响的分子动力学研究. 物理学报, 2019, 68(24): 246102. doi: 10.7498/aps.68.20190920
    [11] 吉璐, 张凯旺, 唐超, 孟利军, 孙立忠, 钟建新. 6H-SiC(0001)表面graphene逐层生长的分子动力学研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7815-7820. doi: 10.7498/aps.58.7815
    [12] 马颖, 陈尚达, 谢国锋. SiC晶界薄膜的变电荷分子动力学模拟. 物理学报, 2009, 58(11): 7792-7796. doi: 10.7498/aps.58.7792
    [13] 何安民, 邵建立, 王裴, 秦承森. 单晶Cu(001)薄膜塑性变形的分子动力学模拟. 物理学报, 2010, 59(12): 8836-8842. doi: 10.7498/aps.59.8836
    [14] 谢国锋, 王德武, 应纯同. 改进的DLA方法模拟薄膜二维生长. 物理学报, 2005, 54(5): 2212-2219. doi: 10.7498/aps.54.2212
    [15] 李 勇, 孙成伟, 刘志文, 张庆瑜. 磁控溅射ZnO薄膜生长的等离子体发射光谱研究. 物理学报, 2006, 55(8): 4232-4237. doi: 10.7498/aps.55.4232
    [16] 任树洋, 任忠鸣, 任维丽. 晶粒尺寸对气相沉积薄膜磁取向生长的影响研究. 物理学报, 2011, 60(1): 016104. doi: 10.7498/aps.60.016104
    [17] 谢 峰, 赵特秀, 王晓平, 石勤伟. 晶格失配对异质外延超薄膜生长中成核特性的影响. 物理学报, 2004, 53(8): 2699-2704. doi: 10.7498/aps.53.2699
    [18] 马健泰, 张佩峰, 刘 军, 贺德衍, 郑小平. 薄膜外延生长的计算机模拟. 物理学报, 2004, 53(8): 2687-2693. doi: 10.7498/aps.53.2687
    [19] 徐 洲, 王秀喜, 梁海弋, 吴恒安. 纳米单晶与多晶铜薄膜力学行为的数值模拟研究. 物理学报, 2004, 53(11): 3637-3643. doi: 10.7498/aps.53.3637
    [20] 杨 宁, 陈光华, 公维宾, 张 阳, 朱鹤孙. 薄膜生长的理论模型与Monte Carlo模拟. 物理学报, 2000, 49(11): 2225-2229. doi: 10.7498/aps.49.2225
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-21
  • 修回日期:  2014-01-23
  • 刊出日期:  2014-06-05

入射能量对Au/Au(111)薄膜生长影响的分子动力学模拟

  • 1. 南昌航空大学测试与光电学院, 无损检测技术教育部重点实验室, 南昌 330063

摘要: 利用分子动力学模拟了Au原子在Au(111)表面低能沉积的动力学过程. 采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,通过对沉积层原子结构的分析和薄膜表面粗糙度、层覆盖率的计算,研究了沉积粒子能量对薄膜质量的影响及其机制. 结果表明:当入射能量Ein Ein≥ 25 eV 时,沉积层表面原子结构出现了较为明显的晶界,沉积原子注入到基体表面第三层及以下,随着入射能量的增加,薄膜表面粗糙度增加,沉积层和基体表层原子排列越不规则,载能沉积会降低基体内部的稳定性,导致基体和薄膜内部缺陷的产生,降低薄膜质量. 此外,当基体内部某层沉积原子数约等于该层总原子数的一半时,沉积原子将能穿过该层进入到基体内部更深层.

English Abstract

参考文献 (31)

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