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元胞方法与蒙特卡洛方法相结合的薄膜生长过程模拟

阮聪 孙晓民 宋亦旭

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元胞方法与蒙特卡洛方法相结合的薄膜生长过程模拟

阮聪, 孙晓民, 宋亦旭

Cellular method combined with Monte Carlo method to simulate the thin film growth processes

Ruan Cong, Sun Xiao-Min, Song Yi-Xu
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  • 利用仿真方法从原子尺度研究薄膜生长过程是当前薄膜研究领域的热点. 目前, 仿真方法主要在纳米尺度模型实现, 时空需求很大. 针对这一问题, 本文提出元胞和蒙特卡洛相结合的模拟方法, 实现对微米尺度模型薄膜生长过程的模拟. 利用元胞方法来实现模型表示以及演化计算, 从而降低对内存空间的要求, 提高计算效率, 并使用蒙特卡洛方法计算粒子的扩散概率. 通过对氮化硅薄膜生长过程进行具体研究, 将模拟结果与实际实验结果和分子动力学演化结果进行表面形貌和成分的比较, 验证了该方法的有效性.
    Study on simulation method for the thin film growth processes on atomic scale is currently a hot research field. The simulation method mainly aiming at nanometer scale model demands huge computational cost and memory cost. In order to solve the problem, a cellular method combined with Monte Carlo method is presented in this article to simulate the growth processes of thin film on micron scale. Based on cellular method for model representation and evolutionary computation, we greatly reduce the memory requirements and improve the efficiency of computation, and the Monte Carlo method is used to determine the particle migration. Moreover, specific research on the growth process of silicon nitride thin film is implemented, and the simulation results are compared with the experimental data and the molecular dynamics simulation results of the surface morphology and composition, so as to verify the effectiveness of this method.
    • 基金项目: 国家科技重大专项(批准号: 2011ZX2403-002)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Science and Technology Major Project of the Ministry of Science and Technology of China (Grant No.2011ZX2403-002).
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-22
  • 修回日期:  2014-09-17
  • 刊出日期:  2015-02-05

元胞方法与蒙特卡洛方法相结合的薄膜生长过程模拟

  • 1. 清华大学计算机科学与技术系, 智能技术与系统国家重点实验室, 清华大学信息科学与技术国家实验室, 北京 100084
    基金项目: 国家科技重大专项(批准号: 2011ZX2403-002)资助的课题.

摘要: 利用仿真方法从原子尺度研究薄膜生长过程是当前薄膜研究领域的热点. 目前, 仿真方法主要在纳米尺度模型实现, 时空需求很大. 针对这一问题, 本文提出元胞和蒙特卡洛相结合的模拟方法, 实现对微米尺度模型薄膜生长过程的模拟. 利用元胞方法来实现模型表示以及演化计算, 从而降低对内存空间的要求, 提高计算效率, 并使用蒙特卡洛方法计算粒子的扩散概率. 通过对氮化硅薄膜生长过程进行具体研究, 将模拟结果与实际实验结果和分子动力学演化结果进行表面形貌和成分的比较, 验证了该方法的有效性.

English Abstract

参考文献 (16)

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