邻晶面外延生长机制的动力学Monte Carlo模拟

茅惠兵; 景为平; 俞建国; 王基庆; 王  力; 戴  宁

doi:10.7498/aps.55.5435

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邻晶面外延生长机制的动力学Monte Carlo模拟

茅惠兵 , 景为平 , 俞建国 , 王基庆 , 王力 , 戴宁

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

邻晶面外延生长机制的动力学Monte Carlo模拟

茅惠兵, 景为平, 俞建国, 王基庆, 王力, 戴宁

物理学报, 2006, 55(10): 5435-5440.

doi: 10.7498/aps.55.5435

Kinetic Monte Carlo simulation of the epitaxial growth mechanism on the vicinal surface

Mao Hui-Bing, Jing Wei-Ping, Yu Jian-Guo, Wang Ji-Qing, Wang Li, Dai Ning

Acta Phys. Sin., 2006, 55(10): 5435-5440.

doi: 10.7498/aps.55.5435

摘要
用动力学Monte Carlo模拟方法研究了GaAs(001)邻晶面的外延生长机制.Ehrlich-Schwoebel势垒对邻晶面外延机制有重要的影响.模拟结果显示，低温下Ehrlich-Schwoebel势垒几乎能完全阻止原子向下一台阶面的迁移，高温下原子已能有效地克服势垒的影响并向下一台阶面迁移.在外延生长初期，原子几乎在台阶面上均匀分布.当表面覆盖度达到一定数量后，台阶成核开始.而由于Ehrlich-Schwoebel势垒的存在，在台阶的上侧台阶面上开始有原子的积累，而如果没有Ehrlich-Schwoebel势垒，台阶上侧台阶面上的原子也能被有效地耗尽.Ehrlich-Schwoebel势垒对邻晶面上的外延生长模式有显著的影响，将明显提高达到台阶生长模式的温度.

关键词:
外延生长模式 /

动力学Monte Carlo /

Ehrlich-Schwoebel势垒
Abstract
In this paper the epitaxial growth mechanism on vicinal GaAs(001) surface is studied using the kinetic Monte Carlo simulation method. The Ehrlich-Schwoebel barrier has great influence on the growth mechanism of the vicinal surface. The simulation results show that the downward movement to a lower step of the adatoms can be inhibited by Ehrlich-Schwoebel barrier at low temperature, while the adatoms can move to the lower step at high temperature. At the beginning of growth, the adatoms are almost distributed uniformly on the steps. When the surface coverage reaches to certain value, the step nucleation begins. Meanwhile, the adatoms begin to accumulate at the upper step because of the Ehrlich-Schwoebel barrier. If there were no Ehrlich-Schwoebel barrier, the adatoms at the upper step could be depleted completely. The Ehrlich-Schwoebel barrier has great influence on the growth mode of the vicinal surface, and it will increase the temperature for onset of the step growth mode.

Keywords:
Epitaxial growth mechanism /

Kinetic Monte Carlo /

Ehrlich-Schwoebel barrier
作者及机构信息
茅惠兵²,

景为平³,

俞建国¹,

王基庆¹,

王力¹,

戴宁⁴

(1)华东师范大学信息科学技术学院,上海 200062; (2)华东师范大学信息科学技术学院,上海 200062;中国科学院红外物理国家实验室,上海 200083; (3)南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室,江苏南通 226007; (4)中国科学院红外物理国家实验室,上海 200083

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60576059，90407009)、江苏省专用集成电路设计重点实验室开放课题(批准号：JSICK0401)和中国科学院红外物理国家实验室开放课题(批准号：200401)资助的课题.
Authors and contacts
Mao Hui-Bing²,

Jing Wei-Ping³,

Yu Jian-Guo¹,

Wang Ji-Qing¹,

Wang Li¹,

Dai Ning⁴

(1)华东师范大学信息科学技术学院,上海 200062; (2)华东师范大学信息科学技术学院,上海 200062;中国科学院红外物理国家实验室,上海 200083; (3)南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室,江苏南通 226007; (4)中国科学院红外物理国家实验室,上海 200083
参考文献

施引文献

[1]	姚楠, 苏春旺, 李尤君, 王珏, 周昌松, 黄子罡. 人脑默认模式网络的动力学行为. 物理学报, 2020, 69(8): 080203. doi: 10.7498/aps.69.20200170
[2]	刘祖黎, 苑新喜, 魏合林, 姚凯伦. 非均一相互作用能对超薄膜生长影响的Monte Carlo模拟研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6430-6437. doi: 10.7498/aps.59.6430
[3]	丁宁, 张扬, 刘全, 肖德龙, 束小建, 宁成. 电感分布对双层丝阵Z箍缩内爆动力学模式的影响. 物理学报, 2009, 58(2): 1083-1090. doi: 10.7498/aps.58.1083
[4]	喻利花, 董松涛, 董师润, 许俊华. AlN/Si3N4纳米多层膜的外延生长与力学性能. 物理学报, 2008, 57(8): 5151-5158. doi: 10.7498/aps.57.5151
[5]	罗香怡, 刘学深, 丁培柱. 立方非线性Schr?dinger方程的动力学性质研究及其解模式的漂移. 物理学报, 2007, 56(2): 604-610. doi: 10.7498/aps.56.604
[6]	樊康旗, 贾建援, 朱应敏, 刘小院. 原子力显微镜在轻敲模式下的动力学模型. 物理学报, 2007, 56(11): 6345-6351. doi: 10.7498/aps.56.6345
[7]	张超, 孟旸, 颜超, 唐鑫, 王永亮, 张庆瑜. Cu-Au体系非对称异质外延行为的分子动力学研究. 物理学报, 2007, 56(1): 452-458. doi: 10.7498/aps.56.452
[8]	李佳阳, 李融武, 孙俊东, 刘绍军. 异质扩散过程中ES势垒的计算. 物理学报, 2007, 56(1): 446-451. doi: 10.7498/aps.56.446
[9]	高国良, 钱昌吉, 钟瑞, 罗孟波, 叶高翔. 非均质基底表面上团簇生长的Monte Carlo模拟. 物理学报, 2006, 55(9): 4460-4465. doi: 10.7498/aps.55.4460
[10]	孟　旸, 张庆瑜. Au/Cu(001)异质外延岛演化的分子动力学研究. 物理学报, 2005, 54(12): 5804-5813. doi: 10.7498/aps.54.5804
[11]	张海涛, 崔瑞祯, 王东生, 闫平, 陈刚, 柳强. 基于Phong模式的分裂Monte Carlo模拟红外室内信道脉冲响应函数. 物理学报, 2005, 54(8): 3610-3615. doi: 10.7498/aps.54.3610
[12]	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
[13]	刘玉真, 罗成林. 硅团簇的结构及生长模式——紧束缚分子动力学：Si11—Si32. 物理学报, 2004, 53(2): 592-595. doi: 10.7498/aps.53.592
[14]	叶健松, 胡晓君. 超薄膜外延生长的Monte Carlo模拟. 物理学报, 2002, 51(5): 1108-1112. doi: 10.7498/aps.51.1108
[15]	杨宁, 陈光华, 张阳, 公维宾, 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
[16]	魏合林, 刘祖黎, 姚凯伦. 超薄膜生长的Monte-Carlo研究. 物理学报, 2000, 49(4): 791-796. doi: 10.7498/aps.49.791
[17]	茅惠兵, 陆卫, 马朝晖, 刘兴权, 沈学础. GaAs分子束外延生长的Monte Carlo模拟. 物理学报, 1994, 43(7): 1118-1122. doi: 10.7498/aps.43.1118
[18]	陈可明, 金高龙, 盛篪, 俞鸣人. Si(111)分子束外延的生长动力学过程研究. 物理学报, 1990, 39(12): 1945-1951. doi: 10.7498/aps.39.1945
[19]	闵乃本, 砂川一郎, 塚本■男. 晶体生长的层错机制及其生长动力学. 物理学报, 1988, 37(5): 789-795. doi: 10.7498/aps.37.789
[20]	郑兆勃, 胡兹莆. 远程作用对晶体生长的影响——Monte-Carlo模拟. 物理学报, 1981, 30(3): 351-360. doi: 10.7498/aps.30.351

计量

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物理学报. 2006, 55(10): 5435-5440.

doi: 10.7498/aps.55.5435.

邻晶面外延生长机制的动力学Monte Carlo模拟

1. (1)华东师范大学信息科学技术学院,上海 200062; (2)华东师范大学信息科学技术学院,上海 200062;中国科学院红外物理国家实验室,上海 200083; (3)南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室,江苏南通 226007; (4)中国科学院红外物理国家实验室,上海 200083

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60576059，90407009)、江苏省专用集成电路设计重点实验室开放课题(批准号：JSICK0401)和中国科学院红外物理国家实验室开放课题(批准号：200401)资助的课题.

收稿日期: 2005-06-19
修回日期: 2006-01-13
刊出日期: 2006-05-05

摘要: 用动力学Monte Carlo模拟方法研究了GaAs(001)邻晶面的外延生长机制.Ehrlich-Schwoebel势垒对邻晶面外延机制有重要的影响.模拟结果显示，低温下Ehrlich-Schwoebel势垒几乎能完全阻止原子向下一台阶面的迁移，高温下原子已能有效地克服势垒的影响并向下一台阶面迁移.在外延生长初期，原子几乎在台阶面上均匀分布.当表面覆盖度达到一定数量后，台阶成核开始.而由于Ehrlich-Schwoebel势垒的存在，在台阶的上侧台阶面上开始有原子的积累，而如果没有Ehrlich-Schwoebel势垒，台阶上侧台阶面上的原子也能被有效地耗尽.Ehrlich-Schwoebel势垒对邻晶面上的外延生长模式有显著的影响，将明显提高达到台阶生长模式的温度.

关键词:

English Abstract

Kinetic Monte Carlo simulation of the epitaxial growth mechanism on the vicinal surface

1.
(1)华东师范大学信息科学技术学院,上海 200062; (2)华东师范大学信息科学技术学院,上海 200062;中国科学院红外物理国家实验室,上海 200083; (3)南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室,江苏南通 226007; (4)中国科学院红外物理国家实验室,上海 200083

Received Date: 19 June 2005
Accepted Date: 13 January 2006
Published Online: 05 May 2006

Abstract: In this paper the epitaxial growth mechanism on vicinal GaAs(001) surface is studied using the kinetic Monte Carlo simulation method. The Ehrlich-Schwoebel barrier has great influence on the growth mechanism of the vicinal surface. The simulation results show that the downward movement to a lower step of the adatoms can be inhibited by Ehrlich-Schwoebel barrier at low temperature, while the adatoms can move to the lower step at high temperature. At the beginning of growth, the adatoms are almost distributed uniformly on the steps. When the surface coverage reaches to certain value, the step nucleation begins. Meanwhile, the adatoms begin to accumulate at the upper step because of the Ehrlich-Schwoebel barrier. If there were no Ehrlich-Schwoebel barrier, the adatoms at the upper step could be depleted completely. The Ehrlich-Schwoebel barrier has great influence on the growth mode of the vicinal surface, and it will increase the temperature for onset of the step growth mode.

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