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温度对Pt/Au异质外延薄膜生长影响的分子动力学模拟

作 者: 李杰
导 师: 周浪
学 校: 南昌大学
专 业: 材料物理
关键词: 异质外延 分子动力学模拟 界面互扩散
分类号: O484.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


异质外延生长的研究是薄膜生长中的重要研究方向,要认识异质薄膜生长的物理本质必须从原子级别来研究,无论是对改进制备工艺,还是提高薄膜质量都有着十分重要的指导作用。本文利用计算机模拟方法,采用了EAM原子间相互作用势对Pt/A(?)(111)异质外延生长进行了模拟,分析了不同的沉积温度对薄膜表面粗糙度的影响、薄膜的生长模式、薄膜和衬底界面处的互扩散现象、薄膜各原子层相对密度的变化关系等方面,并简单分析了在外界条件下,Pt/Au薄膜和Au/Pt薄膜生长状态的差异。本文主要结论如下:1.沉积温度影响Pt/Au外延薄膜的生长模式:在300K-700K沉积温度下,Pt/Au体系在生长初期均表现为二维的层状生长模式;但随外延时间的增长,在300K的温度下,Pt薄膜会呈现出三维的小岛状生长模式;在500K和700K的温度下,薄膜的生长模式则逐渐过渡到层状生长;在700K的温度下,Pt薄膜呈现出明显的层状生长特征。2.沉积温度影响Pt/Au外延薄膜的结构:随沉积温度的升高,Pt/Au薄膜的表面形貌由粗糙逐渐过渡为光滑,内部原子排列也越来越致密。3.沉积温度影响Pt/Au外延薄膜的界面互扩散:随沉积温度的升高,Pt/Au薄膜界面处的互扩散现象增强,300K和500K时,界面互扩散仅有2-3个原子层,扩散的原子数也很少,而700K时,界面互扩散可达7-9个原子层,存在大量的互扩散原子。4.温度对Au/Pt体系外延生长的影响规律类似,但在相同的条件下,Au/Pt体系比Pt/Au体系表面粗糙度更低,并且无界面互扩散现象。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第1章 绪论  7-13
  1.1 薄膜材料的研究意义  7-8
  1.2 薄膜生长研究的背景  8-9
  1.3 分子动力学的历史发展与基本理论  9-11
  1.4 本论文的研究目的和研究重点  11-13
第2章 模型与方法  13-19
  2.1 Pt/Au外延体系的模拟胞  13-14
  2.2 积分算法  14-15
  2.3 温度及压强的控制算法  15-16
  2.4 原子间的相互作用势函数  16-17
  2.5 模拟过程  17-19
第3章 结果与讨论  19-33
  3.1 不同温度下铂和金的晶格常数  19-20
  3.2 沉积温度对薄膜外延生长的影响  20-24
  3.3 沉积温度对薄膜生长结构的影响  24-26
  3.4 沉积温度对薄膜界面互扩散的影响  26-30
  3.5 Au/Pt与Pt/Au体系的对比讨论  30-33
第4章 结论  33-34
致谢  34-35
参考文献  35-40
攻读学位期间的研究成果  40

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学 > 薄膜的生长、结构和外延
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