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二维晶格失配外延铝薄膜结构弛豫的分子动力学模拟

作　者: 张凤林
导　师: 周浪
学　校: 南昌大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 位错二维晶格失配薄膜铝分子动力学模拟
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

二维晶格失配外延生长是比较接近实际的薄膜生长模式,从原子水平上认识二维晶格失配外延薄膜生长的本质规律,对于薄膜制备工艺参数的优化、薄膜质量的提高都有非常重要的理论指导意义。本论文使用三维分子动力学方法,采用四阶Predict-Correct算法来求解体系运动方程,采用嵌入原子法(EAM)多体势来计算铝原子之间的相互作用,采用了Langevin恒温算法来保持恒温,分别对300K、500K、700K和800K温度下薄膜厚度分别为1、3、6、10、15个原子层的二维晶格失配外延铝薄膜分别在±2%、±4%、±6%失配度情况下的结构弛豫进行了模拟研究。主要结论如下：1.二维晶格失配情况下失配位错出现的厚度与温度和失配度有关：失配度相同,不同温度下,出现失配位错的厚度也有所不同,在较高温度下,出现失配位错的厚度略有减小；温度相同时,随着失配度的增大,失配位错的出现厚度逐渐减小。2.失配性质对二维晶格失配外延铝薄膜的结构和位错形成有较大影响：同等条件下,负失配度时位错形成所需外延层厚度要比正失配度的更薄,或同厚度时位错形成的时刻更早；负失配度情况下,位错的形成始于表层一个倒三角锥形的间隙原子团；正失配度情况下,位错的形成始于表层原子凹陷的畸变区；结构稳定后,负失配度体系在表层挤出局部原子层；正失配度体系四角上会出现凹陷区。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-12
  1.1 薄膜研究的意义  8-9
  1.2 薄膜研究的进展  9-11
  1.3 研究对象和研究重点  11-12
第二章分子动力学方法和薄膜弛豫原子模型  12-26
  2.1 分子动力学方法  12-21
    2.1.1 原子运动的基本方程  12-13
    2.1.2 运动方程求解算法  13-16
    2.1.3 温度控制技术  16-18
    2.1.4 势函数  18-21
  2.2 模型、模拟方法和参数设置  21-26
    2.2.1 模型  21-23
    2.2.2 模拟方法  23
    2.2.3 参数设置  23-26
第三章失配位错的出现厚度与温度的关系  26-36
  3.1 引言  26-27
  3.2 结果与讨论  27-35
    3.2.1 失配位错出现的判断  27-29
    3.2.2 不同温度下的体系结构对比  29-32
    3.2.3 不同温度下的体系能量对比  32-34
    3.2.4 讨论  34-35
  3.3 本章小结  35-36
第四章失配位错的出现厚度与失配度的关系  36-44
  4.1 引言  36
  4.2 结果与讨论  36-42
    4.2.1 不同失配度大小下体系结构对比  36-38
    4.2.2 不同失配度大小下的体系能量对比  38-41
    4.2.3 讨论  41-42
  4.3 本章小结  42-44
第五章失配性质对二维晶格失配外延铝薄膜结构及位错形成的影响  44-50
  5.1 引言  44-45
  5.2 体系的结构演变和位错形成过程  45-48
  5.3 正负失配度下的体系总能量曲线  48-49
  5.4 本章小结  49-50
第六章结论和展望  50-51
  6.1 结论  50
  6.2 展望  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-56
攻读学位期间的研究成果  56

二维晶格失配外延铝薄膜结构弛豫的分子动力学模拟

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