沉积粒子能量对薄膜早期生长过程的影响

陈敏; 魏合林; 刘祖黎; 姚凯伦

doi:10.7498/aps.50.2446

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沉积粒子能量对薄膜早期生长过程的影响

陈敏 , 魏合林 , 刘祖黎 , 姚凯伦

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

沉积粒子能量对薄膜早期生长过程的影响

陈敏, 魏合林, 刘祖黎, 姚凯伦

物理学报, 2001, 50(12): 2446-2451.

doi: 10.7498/aps.50.2446

EFFECT OF LOW-ENERGY DEPOSITION PARTICLES ON INITIAL STAGE OF THIN FILM

CHEN MIN, WEI HE-LIN, LIU ZU-LI, YAO KAI-LUN

Acta Phys. Sin., 2001, 50(12): 2446-2451.

doi: 10.7498/aps.50.2446

摘要
利用Monte Carlo(MC)模型研究了能量粒子对薄膜生长的初始阶段岛膜的形貌和岛的尺寸的影响,沉积粒子的能量范围为:0—0.7eV.在模型中考虑了原子沉积、吸附原子扩散和蒸发等过程,并详细考虑了临近和次临近原子的影响.结果表明,在所采用的参量范围内不同的基底温度情况下,能量粒子的影响有很大的区别.低基底温度情况下,沉积粒子强烈地影响着薄膜的生长过程中,岛膜的形貌、数量和尺寸随能量粒子的能量增加而有很大的变化.分析表明,这些变化都是由于能量粒子的介入使得表面吸附粒子的扩散能力增强所致

关键词:
薄膜生长 /

Monte Carlo方法 /

扩散
Abstract
The effect of low-energy deposition particles on the initial stage of thin film growth is studied by Monte Carlo simulation in this paper. The energy range of deposition particles is from 0 to 0.7eV. Three processes are considered: atom deposition, adatom diffusion and re evaporation. The effect of nearest adatoms and next near adatoms is also considered. The results show that the low-energy ion irradiation strongly affects the island film growth process at low temperature. Morphologies and size distributions of islands have significantly changed with the increase of incident ion energy.

Keywords:
thin film growth /

Monte Carlo method /

diffusion
作者及机构信息
陈敏²,

魏合林¹,

刘祖黎¹,

姚凯伦¹

(1)华中科技大学物理系,武汉430074; (2)华中科技大学物理系,武汉430074,岳阳师范学院物理系,岳阳414000

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:19774023)资助的课题.
Authors and contacts
CHEN MIN²,

WEI HE-LIN¹,

LIU ZU-LI¹,

YAO KAI-LUN¹

(1)华中科技大学物理系,武汉430074; (2)华中科技大学物理系,武汉430074,岳阳师范学院物理系,岳阳414000
参考文献

施引文献

[1]	李亚雄, 刘先贵, 胡志明, 高树生, 端祥刚, 常进. 页岩气滑脱、扩散传输机理耦合新方法. 物理学报, 2017, 66(11): 114702. doi: 10.7498/aps.66.114702
[2]	王超, 陈英才, 周艳丽, 罗孟波. 两嵌段高分子链在周期管道内扩散的Monte Carlo模拟. 物理学报, 2017, 66(1): 018201. doi: 10.7498/aps.66.018201
[3]	张宇河, 牛冬梅, 吕路, 谢海鹏, 朱孟龙, 张红, 刘鹏, 曹宁通, 高永立. 2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩在Cu(100)上的吸附生长以及能级结构演化. 物理学报, 2016, 65(15): 157901. doi: 10.7498/aps.65.157901
[4]	胡志良, 周斌, 曾智蓉, 梁天骄. 粒子(E45 MeV)核内级联Monte Carlo模拟程序研究. 物理学报, 2016, 65(23): 232501. doi: 10.7498/aps.65.232501
[5]	阮聪, 孙晓民, 宋亦旭. 元胞方法与蒙特卡洛方法相结合的薄膜生长过程模拟. 物理学报, 2015, 64(3): 038201. doi: 10.7498/aps.64.038201
[6]	孙玄, 黄煦, 王亚洲, 冯庆荣. MgB2 超薄膜的制备和性质研究. 物理学报, 2011, 60(8): 087401. doi: 10.7498/aps.60.087401
[7]	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
[8]	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
[9]	杨春, 冯玉芳, 余毅. 动力学研究AlN/α-Al2Ｏ3（0001）薄膜生长初期的吸附与扩散. 物理学报, 2009, 58(5): 3553-3559. doi: 10.7498/aps.58.3553
[10]	郑小平, 张佩峰, 范多旺. 扩散理论对RLA模型中交换作用的研究. 物理学报, 2008, 57(1): 425-429. doi: 10.7498/aps.57.425
[11]	刘磊, 任晓敏, 周静, 王琦, 熊德平, 黄辉, 黄永清. 横向外延过生长磷化铟材料的生长速率模型. 物理学报, 2007, 56(6): 3570-3576. doi: 10.7498/aps.56.3570
[12]	冯春, 李宝河, 韩刚, 滕蛟, 姜勇, 刘泉林, 于广华. Bi底层对FePt薄膜的影响. 物理学报, 2006, 55(12): 6656-6660. doi: 10.7498/aps.55.6656
[13]	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
[14]	关治强, 薛岩频, 林海, 何贵丽, 吴晨旭. 钠离子浓度对核小体纤维结构影响的Monte Carlo模拟. 物理学报, 2006, 55(1): 460-464. doi: 10.7498/aps.55.460
[15]	常福宣, 陈　进, 黄　薇. 反常扩散与分数阶对流-扩散方程. 物理学报, 2005, 54(3): 1113-1117. doi: 10.7498/aps.54.1113
[16]	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
[17]	杨春, 余毅, 李言荣, 刘永华. 温度对ZnO/Al2O3(0001)界面的吸附、扩散及生长初期模式的影响. 物理学报, 2005, 54(12): 5907-5913. doi: 10.7498/aps.54.5907
[18]	郑小平, 张佩峰, 刘军, 贺德衍, 马健泰. 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]	王晓平, 谢峰, 石勤伟, 赵特秀. 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
[20]	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

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物理学报. 2001, 50(12): 2446-2451.

doi: 10.7498/aps.50.2446.

沉积粒子能量对薄膜早期生长过程的影响

1. (1)华中科技大学物理系,武汉430074; (2)华中科技大学物理系,武汉430074,岳阳师范学院物理系,岳阳414000

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:19774023)资助的课题.

收稿日期: 2001-04-14
修回日期: 2001-06-09
刊出日期: 2001-06-05

摘要: 利用Monte Carlo(MC)模型研究了能量粒子对薄膜生长的初始阶段岛膜的形貌和岛的尺寸的影响,沉积粒子的能量范围为:0—0.7eV.在模型中考虑了原子沉积、吸附原子扩散和蒸发等过程,并详细考虑了临近和次临近原子的影响.结果表明,在所采用的参量范围内不同的基底温度情况下,能量粒子的影响有很大的区别.低基底温度情况下,沉积粒子强烈地影响着薄膜的生长过程中,岛膜的形貌、数量和尺寸随能量粒子的能量增加而有很大的变化.分析表明,这些变化都是由于能量粒子的介入使得表面吸附粒子的扩散能力增强所致

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(1)华中科技大学物理系,武汉430074; (2)华中科技大学物理系,武汉430074,岳阳师范学院物理系,岳阳414000

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(1)华中科技大学物理系,武汉430074; (2)华中科技大学物理系,武汉430074,岳阳师范学院物理系,岳阳414000

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1. (1)华中科技大学物理系,武汉430074; (2)华中科技大学物理系,武汉430074,岳阳师范学院物理系,岳阳414000

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