超薄膜多中心生长的多重分形分析

模拟不同沉积速率下超薄膜多中心生长过程。结果显示:随着沉积率的降低,团簇数减少,团簇的平均分形维数增加。在团簇生长期间,当沉积率保持不变时,团簇的内部粒子在聚集之前比其边缘粒子经历更长时间的台面扩散。团簇不同部分的粒子的扩散时间分布能用多重分形谱来描述,沉积率越低,多重分形谱越宽。     

不同工况下薄膜生长结构的计算机模拟

用蒙特卡罗方法，在计算机上模拟了不同工况下薄膜的生长结构，证明了阴影效应和沉积原子的有限迁移是导致柱状结构的原因．采用离子束辅助沉积工艺，可提高膜层聚集密度，消除柱状结构     

a—Ge/Au双层膜中单分形团族的Monte—Carlo模拟

本文用 Monte-Carlo 方法模拟了 a—Ge/Au 双层膜中单中心分形生长过程。模拟图形与实验结果一致说明实际的晶化生长是由随机逐次成核过程决定的。多重分形谱能定量地表征单生长中心晶化图形。     

Ni在Ni(100)面的薄膜生长的蒙特卡罗模拟

采用晶格动力学蒙特卡罗(KLMC)方法模拟Ni在Ni(100)面的薄膜生长,对原子的沉积、吸附、扩散、成核、生长等微观过程采用了合理的模型,研究基板温度和沉积速率对薄膜的生长形貌和表面粗糙度的影响.模拟结果表明:沉积在基板上的原子逐步由各个离散型变成紧致型的近四方形的岛,并由二维向三维岛转变,最后连接成膜;基板温度越高,沉积速率越低,生成的薄膜越平整,粗糙度越小;沉积速率一定,表面粗糙度随着基板温度的增加而减小,当基板温度达到一定值时粗糙度降为零.     

A1/Ge双层膜退火过程中多中心晶化生长的模拟

对 a-Ge/Al 双层膜在退火过程中出现的分形晶化现象进行了模拟研究。结果显示,各团簇的生长呈现出各向异性。分形晶化是随机相继触发形核的结果。这种多中心分形晶化图形显示出多重分形特征,用盒计数法得到了模拟图形的多重分形谱。     

电沉积超薄膜生长的模拟研究

利用Monte Carlo模拟的方法对电沉积超薄膜的生长过程进行了研究，综合考虑了电解溶液中总粒子数n、粒子相遇时的反应概率Ps及粒子定向漂移概率Pd等因素，得到了一系列二维薄膜的分形生长图形，计算了相应的分形维数。结果表明，总粒子数n和反应概率Ps共同决定了沉积薄膜的形貌和相应的分形维数及聚集的粒子数N，而定向漂移概率Pd则对薄膜的形态及分形维数影响不大。     

Pt／Pt（111）薄膜生长的计算机模拟研究

以Pt/Pt(111)薄膜生长为例,建立一个包含更为细致的原子扩散过程的模型,采用蒙特卡洛模拟方法研究了不同覆盖率,不同温度下（111）面上外延生长早期阶段的原子聚集行为,得到了一系列分形状薄膜的形貌。计算表明,用来描述枝状晶体枝杆平均宽度的原子的平均最近邻配位数随温度的升高而增加,与扫描隧道电镜实验测量的结果一致。同时,还研究了原子沉积过程中沉积速率的大小对薄膜生长的影响。     

溅射沉积温度对薄膜生长影响的计算机模拟

利用Monte Carlo方法对薄膜生长过程进行计算机模拟.模型针对粒子的沉积、吸附及粒子的扩散等过程,研究了粒子允许行走的最大步数对薄膜生长形貌的影响.结果表明:随温度升高,粒子行走步数增加,薄膜的生长经历了从分散到分形团聚的过程;在粒子行走步数越小的情况下,薄膜越易趋向于分散生长.     

薄膜沉积过程的分子动力学模拟

应用嵌入原子势作为势函数，对薄膜沉积过程进行分子动力学模拟，来模拟不同工艺条件下的成膜过程、薄膜质量及各参数变化对成膜的影响．结果表明，衬底温度越高，则原子在薄膜表面的扩散能力越强，薄膜内部的空位密度越小．但衬底温度对薄膜质量的影响只在一定范围内比较明显；原子自身携带的能量越高，则其扩散能力也越强，特别是在衬底温度较低时，这项影响越大；随着原子入射角的增大，薄膜表面的纤维状生长及阴影响应越明显，薄膜的质量则明显下降．     

ZnO薄膜的分形生长以及退火对ZnO薄膜结构和性质的影响

通过射频磁控溅射的方法，分别在NaCl和Si基片上制备厚度约为10nm的ZnO薄膜，通过SEM、TEM等测试手段分析了薄膜的表面状况，结果显示，在两种基片上沉积的薄膜都呈现分形生长的形貌．通过对两种基片上生长的薄膜进行比较，分别计算了这两种薄膜的分形维数．在Al2O3上制备了厚度约为300nm的ZnO薄膜，通过在不同温度下对样品进行退火处理，并利用XRD、PL测试手段研究了退火处理对薄膜结构和光致发光性质的影响．结果表明，随着退火温度升高，薄膜的晶体结构逐渐变好，发光峰位也随着退火温度发生偏移．     

纳米级薄膜润滑量子化模拟的研究

以量子力学原理为基础，建立了考虑润滑介质粒子的波动性的模拟模型，并利用量子力学粒子系统的Hartree自洽场独立粒子模型对模拟模型进行了数值计算，求得了基态下的模拟模型的波函数，量子力学模拟结果与Newton力学的分子动力学模拟结果进行了比较，获得到了一些纳米级薄膜润滑的量子化信息。     

超薄膜润滑的分子动力学模拟

超薄膜（膜厚趋于分子量级）的摩擦特性与宏观流体膜有很大的不同,与超薄膜的微观结构有密切的关系。本文应用可以同时模拟超薄膜宏观和微观特性的分子动力学模拟（ＭＤＳ）方法,研究了超薄膜的微观结构与摩擦学特性间的关系,发现了平行于壁面的层状类固态结构;固液作用强度及膜厚大小对类固态结构有着明显的影响;超薄膜的极限膜厚由类固态与液相的比例决定。这种微观结构的相变改变了超薄膜的摩擦学特性。模拟中还发现了剪切诱导的微观构型。     

压强和温度对薄膜折射率的影响模型

基于膜分子和气相分子在沉积时竞争的观点,得到压强和温度对薄膜折射率影响的理论模型.模型的研究表明,薄膜折射率随真空压强的增加而降低;并随沉积温度的增加而增加.在不同真空压强和不同沉积温度下制备了氧化锆薄膜,计算了样品的折射率,结果显示的规律和理论模型的规律基本一致.     

Atomic scale KMC simulation of {100} oriented CVD diamond film growth under low substrate temperature—Part Ⅰ Simulation of CVD diamond film growth under Joe-Badgwell-Hauge model

The growth of {100} oriented CVD (Chemical Vapor Deposition)diamond film under Joe-Badgwell-Hauge (J-B-H) model is simulated at atomic scale by using revised KMC (Kinetic Monte Carlo) method. The results show that: (1) under Joe's model, the growth mechanism from single carbon species is suitable for the growth of {100} oriented CVD diamond film in low temperature; (2) the deposition rate and surface roughness () under Joe's model are influenced intensively by temperature ()and not evident bymass fraction of atom chlorine; (3)the surface roughness increases with the deposition rate, i.e. the film quality becomes worse with elevated temperature, in agreement with Grujicic's prediction; (4) the simulation results cannot make sure the role of single carbon insertion.     

YIG磁性薄膜低温集成工艺

为使YIG磁性薄膜应用到Si集成电路中,利用Sol-Gel技术晶化温度低的特点,结合快速热处理(RTP)工艺在Si基上制备了Y2.97Bi0.03Fe5O12薄膜.讨论了Sol-Gel工艺薄膜制备条件的优化,使用原子力显微镜(AFM),X射线衍射仪(XRD)和交变梯度磁强计(AGM)研究了RTP工艺对薄膜样品表面形貌、晶相结构及静态磁性能的影响.结果显示:Sol-Gel技术有效降低了薄膜晶化温度,RTP热处理工艺对Y2.97Bi0.03Fe5O12薄膜结晶温度、晶相结构没有影响,对表面形貌影响较大,从而使薄膜静态磁性能略有降低,但通过低温退火可有效改善RTP工艺对薄膜磁性能的影响.     

薄膜生长初期的蒙特卡罗模型

构造了薄膜生长的蒙特卡罗模型,并应用该模型研究了薄膜生长初期岛的形貌.模型中考虑了主要的3个动力学过程:原子沉积、原子扩散及原子脱附,并且认为这3个过程既相互独立又相互影响,即在同一计算步长中,3个过程依据各自速率所构造的概率发生,同时扩散及脱附速率是随着沉积过程的进行而变化的.结果表明,当基底温度较低或者沉积速率较快时形成分形岛;而当基底温度较高或者沉积速率较慢时形成紧致岛.这一结论也得到了实验的验证.     

化学镀Ni-P薄膜生长过程的Monte Carlo 模拟

运用Monte Carlo 方法和Srolovitz等人提出的Q-state Potts模型对化学镀Ni-P薄膜生长过程进行了计算机二维形貌模拟,考察了薄膜生长时间对晶粒大小的影响.结果表明,晶粒的长大是一个相互吞噬的动态过程,随着薄膜生长,晶粒逐渐变大,单位表面内晶粒数目减少.但是当薄膜生长约500 MCS后,晶粒的平均粒径基本不变,约为9.1个基本单位,相同表面内晶粒数目达到动态平衡,这与实验结果相符.     

室温下Ba0.67Sr0.33TiO3薄膜的射频磁控溅射法制备及其电学性能研究

采用磁控溅射技术在室温下制备Ba0.67Sr0.33TiO3薄膜,通过引入LaNiO3作为缓冲层以及对退火工艺的研究,采用两步法快速退火工艺与常规退火工艺结合的方式获得了致密并具有良好电学性能的钛酸锶钡薄膜.X线衍射分析表明室温情况下获得的薄膜是非晶态,需要通过后续的退火处理才能获得晶化的薄膜,采用快速退火与常规退火相结合工艺,即以40℃/s的升温速率,先升温到850℃,再降温到450℃保温180s,然后再在500℃常规退火3h,可使室温下溅射的呈非晶态的BST薄膜晶化形成具有完全钙钛矿结构的BST薄膜,薄膜致密,晶粒大小均匀.室温下所制备的BST薄膜在100Hz时的介电常数约为300,介电损耗约为0.03,具有铁电性.     

叶片前缘扩张形孔气膜冷却特性的数值模拟

考虑曲率的影响下计算获得了叶片前缘带扩张形孔的气膜冷却特性,分析了平均吹风比对气膜冷却效率的影响,并与传统的圆柱形孔气膜冷却特性进行了对比.结果表明:与圆柱形孔相比,扩张形孔射流的覆盖面更宽,冷却效率更高.