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靶衬间距对激光烧蚀制备纳米Si薄膜特性影响
作 者: 闫常瑜
导 师: 王英龙
学 校: 河北大学
专 业: 光学
关键词: 纳米Si薄膜 脉冲激光烧蚀 Monte-Carlo方法
分类号: O484.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2006年
下 载: 27次
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内容摘要
本工作首先假定烧蚀粒子与环境气体原子为刚性硬球,根据脉冲激光沉积纳米Si薄膜的原理,采用了Monte Carlo方法,对烧蚀粒子在环境气体中的输运过程进行了数值模拟。研究了不同靶衬间距情况下烧蚀粒子的速度分布,发现随着靶衬间距的增长,所制备的纳米Si薄膜的平均晶粒尺寸有先减小然后逐渐增大的趋势,在3cm左右处纳米晶粒的平均尺寸最小。而后实验研究了在Ar环境下靶衬间距的变化对所制备的纳米Si薄膜材料中晶粒平均尺寸的影响,利用脉冲激光烧蚀(PLA)技术,分别在Si(111)衬底和玻璃基片上制备了纳米Si薄膜,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及拉曼散射(Raman)等技术,对所沉积的纳米Si薄膜的表面形貌以及晶态成分进行了分析和表征,结果表明:通过改变靶衬间距可以控制纳米Si晶粒的平均尺寸,所形成的纳米Si晶粒的平均尺寸随着靶衬间距值的增加先减小而后增大,靶衬间距为3cm时达到最小值,约为5nm;本文提出的由温度对应的速度方均根值来确定成核区间的方法,对激光烧蚀动力学的研究有一定的理论参考价值。
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全文目录
Abstract 5-8 第1章 引言 8-11 第2章 Monte Carlo理论基础 11-14 2.1 蒙特卡罗方法概述 11 2.2 蒙特卡罗方法解题的一般手续 11-12 2.2.1 构造或描述概率过程 11-12 2.2.2 实现从已知分布抽样 12 2.2.3 建立各种估计量 12 2.3 蒙特卡罗方法的特点 12-14 第3章 数值模拟过程简介 14-24 3.1 脉冲激光烧蚀沉积原理 14-18 3.2 模型原理 18-21 3.2.1 基本假设 18 3.2.2 烧蚀原子参数的计算 18-20 3.2.3 环境气体原子参数的计算 20 3.2.4 接受-拒绝方法 20-21 3.3 模拟过程 21-24 3.3.1 流程图 21-22 3.3.2 模拟过程概述 22-24 第4章 结果及分析 24-33 4.1 密度分布及成核区模型 24-28 4.2 速度分布及纳米微粒尺寸均匀性分析 28-33 4.2.1 速度分布 28 4.2.2 所形成纳米微粒尺寸均匀性分析 28-33 第5章 实验比较 33-41 5.1 实验系统简介 33-34 5.2 样品表征方法简介 34-36 5.3 样品的制备及表征 36-41 第6章 结束语 41-42 参考文献 42-45 致谢 45
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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 > 薄膜的性质
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