郑小平
,
张佩峰
,
贺德衍
,
郝远
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2008.10.008
以扩散理论基础,建立以"基本微观过程"为核心的新模型,首次对存在表面活化剂时薄膜生长的微观过程进行KINETIC MONTECARLO模拟.模拟发现,温度较低时沉积原子自身更容易聚集成核,这一反常效应是由于表面活化剂原子比沉积原子更容易被激活扩散造成的.活化层原子和沉积原子都会发生跨层间的扩散,交换比并非恒等于1,而是与温度、入射率、成膜厚度等多种因素有关.
关键词:
KMC
,
薄膜
,
反常效应
,
交换
单英春
,
徐久军
,
赫晓东
,
何飞
,
李明伟
稀有金属材料与工程
采用动态蒙特卡罗(KMC)方法研究物理气相沉积(PVD)制备薄膜过程中基板温度对薄膜微观结构的影响,并用分维理论研究薄膜表面的复杂程度.该KMC模型中既包括入射原子与表面之间的碰撞,又包括被吸附原子的扩散.模拟中用动量机制确定被吸附原子在表面上的初始构型,用分子稳态计算(MS)方法计算扩散模型中跃迁原子的激活能,用红黑树选择跃迁路径并更新系统跃迁机率.研究结果表明:基板温度大于500 K时,薄膜表面分维均小于2.04,表面光滑,而当基板温度小于500 K时薄膜分维随基板温度降低而增大,表面随基板温度升高变得越来越粗糙,直到基板温度降到250 K时,分维达到最大的稳定值2.32,表面情况非常复杂,具有细致的皱褶和缺陷.分维与基板温度之间的关系说明高基板温度有利于分维小、表面光滑薄膜的制备,而低基板温度使薄膜分维增大、表面结构更加复杂.该研究结果与基板温度对PVD薄膜表面粗糙度影响的研究结果趋势上一致,分维能更细致地评价薄膜表面的复杂程度.
关键词:
分维
,
基板温度
,
薄膜
,
PVD
,
KMC
单英春
,
赫晓东
,
徐久军
,
李明伟
功能材料
采用动态蒙特卡罗(KMC)方法模拟电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备Ni-Cr合金薄膜过程中沉积速率与薄膜微观结构之间的关系,并用分维理论研究薄膜表面形貌.研究结果表明:对于基板温度为500K,入射角度为35°的情况,沉积速率＜5μm/min时,薄膜表面分维均＜2.04,表面光滑,而当沉积速率＞5μm/min时薄膜分维随沉积速率增大而增大,表面变得越来越粗糙,直到沉积速率升高到1000μm/min时,分维达到最大值2.31,表面非常粗糙,具有细致的皱褶和缺陷.分维与沉积速率间的关系说明低沉积速率有利于分维小、表面光滑薄膜的制备,而高沉积速率使薄膜分维增大、表面结构更加复杂.该研究结果与沉积速率对EB-PVD薄膜表面粗糙度影响的研究结果一致,表明分维也是评价薄膜表面形貌的途径.
关键词:
分维
,
沉积速率
,
Ni-Cr合金薄膜
,
EB-PVD
,
KMC
