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动力学蒙特卡罗方法模拟薄膜外延生长

动力学蒙特卡罗方法模拟薄膜外延生长

作者：申卫华大连理工大学

学位级别：硕士

薄膜生长机制是薄膜科学研究的重要内容。随着现代信息科学技术的快速发展,功能性器件更加的趋向于微型化和集成化,如何制备符合需要的高质量的薄膜将显得很重要。薄膜初期的生长模式对整个薄膜的质量影响很大,因此从原子尺度去研究薄... 详细信息

薄膜生长机制是薄膜科学研究的重要内容。随着现代信息科学技术的快速发展,功能性器件更加的趋向于微型化和集成化,如何制备符合需要的高质量的薄膜将显得很重要。薄膜初期的生长模式对整个薄膜的质量影响很大,因此从原子尺度去研究薄膜生长的规律将有助于提高制膜工艺。现在研究薄膜的主要手段是实验和计算机模拟,本文运用的是计算机模拟。在参考前人工作的基础上,通过分析了解薄膜生长中亚单层形核及粒子的微观运动规律,本文采用动力学蒙特卡罗方法,模拟了两类不同原子组成的薄膜外延生长时的薄膜形貌。模拟模型是二维的且无应力,边界问题用周期性条件来处理,基底是含有一定晶格数目的一维理想基底,模拟过程只考虑沉积和吸附原子在表面的扩散过程。本文没有考虑具体是何种材料和原子构成,在一定近似基础上模拟分析了有活性剂介入的薄膜外延生长情况。首先,模拟了有活性剂介入时的薄膜形貌;模拟了原子间相互作用能对活性剂原子的影响,模拟结果表明原子间相互作用能只有满足EAA>EBB且(EAA+EBB-2EAB)>0时,活性剂原子才表现出向上漂浮的行为。其次在原子间相互作用能满足该先决条件下模拟了温度对活性剂原子向上漂浮行为的影响,并且模拟了当相互作用能改变后薄膜形貌随生长温度的变化。模拟发现随着温度的升高原子的向上漂浮能力增强,当温度足够高时,几乎所有的活性剂原子都通过交换作用漂浮到了最表层的位置,并且只有当超过某一临界温度时活性剂原子才开始向上漂浮;相互作用能改变后薄膜形貌有很大改变,说明了活性剂的选择不唯一。本文最后一部分运用动力学蒙特卡罗方法且在原子间相互作用能满足(EAA+EBB-2EAB)>0时模拟了当不考虑基底情况直接沉积与考虑基底有一单层A原子这两种不同情况下纳米团簇形貌的不同;同时模拟了在两种基底情况下,改变生长温度、沉积速率和基底晶格长度对形成纳米团簇的影响。模拟结果显示：当不考虑基底直接沉积原子时,薄膜内部形成大尺寸的纳米团簇;而当基底为一单层A原子时,薄膜内部形成了较多离散的小尺寸团簇,且B原子有向上漂浮的趋势;在本文的模型下,随着温度的升高纳米团簇尺寸变大,沉积速率变大时团簇尺寸变化不明显,基底晶格长度的不同对团簇形貌没有影响。

关键词：薄膜外延生长动力学蒙特卡罗模拟相互作用能表面活性剂

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反应限制聚集模型的动力学行为的研究

物理学报 2005年第7期54卷 3307-3311页

作者：唐军杨先清仇康中国矿业大学理学院徐州221008

根据反应限制聚集(reactionlimitedaggregation,RLA)模型,研究表面活性剂存在时的薄膜外延生长动力学过程.研究结果表明,在二维岛的生长初期,分形岛与紧致岛具有不同的岛密度和“死”原子密度(岛的相对总面积)增长方式:分形岛密度随覆... 详细信息

根据反应限制聚集(reactionlimitedaggregation,RLA)模型,研究表面活性剂存在时的薄膜外延生长动力学过程.研究结果表明,在二维岛的生长初期,分形岛与紧致岛具有不同的岛密度和“死”原子密度(岛的相对总面积)增长方式:分形岛密度随覆盖率生长指数小于1,紧致岛密度的生长指数大于1;分形岛相对总面积随覆盖率线性增长,紧致岛相对总面积随覆盖率非线性增长.

关键词：动力学行为聚集模型限制反应薄膜外延生长生长指数动力学过程表面活性剂非线性增长覆盖率研究结果生长初期增长方式原子密度分形面积紧致岛相

Epitaxial growth of ultrathin ZrO_2(111) films on Pt(111)

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Chinese Science Bulletin 2011年第6期56卷 502-507页

作者： GAO Yan ZHANG Liang PAN YongHe WANG GuoDong XU Yang ZHANG WenHua ZHU JunFa National Synchrotron Radiation Laboratory University of Science and Technology of China Hefei 230029 China

Ordered epitaxial ZrO2 films were grown on Pt(111) and characterized by low energy electron diffraction (LEED), synchrotron radiation photoemission spectroscopy (SRPES) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The films were prepared by vapor deposition of zirconium in an O2 atmosphere followed by annealing under ultra high vacuum. At low coverages, the films grew as discontinuous two-dimentional islands with ordered structures. The size and structure of these islands were dependent on the coverage of ZrO2 films. At coverage 6 ML, a continuous ZrO2(111) film was formed with a (1×1) surface LEED pattern coexisting with a (2×2) pattern. These ordered thin ZrO2 films provide good model surfaces of bulk ZrO2 and can be used for further fundamental studies of the surface chemistry of ZrO2 using modern surface science techniques.

关键词：二氧化锆薄膜薄膜外延生长同步辐射光电子能谱超薄有序结构表面图案低能电子衍射化学基础研究

Design and fabrication of superconducting HEB mixer

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Chinese Science Bulletin 2009年第12期54卷 2013-2017页

作者： WANG JinPing LI YangBin KANG Lin WANG Yu ZHONG YangYin LIANG Min CHEN Jian CAO ChunHai XU WeiWei WU PeiHeng Research Institute of Superconductor Electronics (RISE) Deptartment of Electronic Science and Engineering Nanjing UniversityNanjing 210093 China

This paper describes the design and fabrication of superconducting hot electron bolometer (HEB) mixer based on ultra-thin superconducting NbN films. The high quality films were epitaxially grown on high resistance Si substrates. The device was fabricated by magnetron sputtering, electron beam lithography (EBL), reactive ion etching (RIE), lithography, and so on. The device's resistance-tempera-ture (R-T) curves and current-voltage (I-V) curves were studied. The results of THz response of the device are presented. Y-factor technique was used to measure the device's noise temperature. When the device was irradiated with a laser radiation of 2.5 THz, the obtained lowest noise temperature of the device was 2213 K.

关键词：超导制造混合器反应离子刻蚀测辐射热计反应装置薄膜外延生长光刻技术

用负离子配位多面体基元讨论晶体生长、结构和极性

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用负离子配位多面体基元讨论晶体生长、结构和极性

C轴取向的BaTiO3／YBa2Cu3O7—δ双层的外延生长

第十七届全国晶体生长与材料学术会议(CCCG-17)

作者：仲维卓中国科学院上海硅酸盐研究所

负离子配位多面体是生长基元、结构基元,也与晶体性能密切相关。用该理论讨论以下几个问题:1)晶体生长习性,晶体生长形态与生长条件之间的关系;2)同质异构与异质同构,同质异构针对组分相同而配位多面体的连接方式不同而言的,例如金红石... 详细信息

负离子配位多面体是生长基元、结构基元,也与晶体性能密切相关。用该理论讨论以下几个问题:1)晶体生长习性,晶体生长形态与生长条件之间的关系;2)同质异构与异质同构,同质异构针对组分相同而配位多面体的连接方式不同而言的,例如金红石、板钛矿、锐钛矿;异质同构指组分不同,配位多面体的链接方式相同而言的,例如金红石、砀石;3)晶体相变,如钙钛矿铁电体相变与Ti-O6八面体扭转;4)极性生长,正负极面生长速率与生长溶液过饱和度之间的关系;5)外延衬底材料,属于异质同构,如在Al

关键词：负离子配位多面体生长基元晶体生长习性薄膜外延生长生长缺陷

来源： cnki会议评论

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电子材料快报 1995年第10期 8-8页

作者：褚连青

Raman Spectroscopy Mapping of Plasma Thermally Sprayed Silicon Sheet for Solar Cell Substrate

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材料科学与工程（中英文版） 2011年第5期5卷 561-569页

作者： Igor Alessandro Silva Carvalho Ricardo Luis Ribeiro Andre Luis Pimenta Farial Eduardo Perini Muniz Jose Roberto Tavares Branco Technological Center Foundation of Minas Gerais Brazil Material Engineering Thematic Web Brazil University of the State of Minas Gerais Brazil Federal Technological Education Center Brazil Federal University of Espirito Santo Brazil

High purity semiconductor films commit 50% of crystalline photovoltaic cell cost and current efforts focus on photovoltaic alternative devices, known as wafer equivalents, based on reduction of substrate and active light absorbing layer thickness and use of foreign substrates instead of traditional silicon wafers. In this way, knowing the substrate crystalline fraction, roughness and grain size distribution is relevant for thin film epitaxial growth. This work presents a semi-quantitative crystalline fraction analysis measured by Raman mapping microscopy of pc-Si sheets prepared by Atmospheric Thermal Plasma Spray (ATPS) as initial reference for solar cell substrates. Results showed a structural mixed silicon sheet with different values of crystalline fraction, specific regions of amorphous structure contribution, transition regions and a range of crystallite size. The results suggests the need for better ATPS substrate temperature control for higher and homogeneous crystalline fraction values to attend to requirements of a thin film solar cell substrate.

关键词：薄膜太阳能电池基板温度等离子热喷涂硅钢片拉曼光谱映射薄膜外延生长半导体薄膜