超薄膜生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)仿真.pdf

1、超薄膜生長(zhǎng)描述的是薄膜生長(zhǎng)初期膜層的形成過(guò)程，在該過(guò)程中的粒子動(dòng)力學(xué)行為以及膜層的微觀結(jié)構(gòu)演化對(duì)于薄膜后期的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有著很大的影響?；谟?jì)算機(jī)技術(shù)的動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅模擬可以深入了解表面粒子的吸附、擴(kuò)散、成核及再蒸發(fā)過(guò)程，為優(yōu)化實(shí)驗(yàn)制備工藝、改善薄膜質(zhì)量、補(bǔ)充相關(guān)理論等提供了可靠依據(jù)，因而在薄膜科學(xué)領(lǐng)域具有十分重要的研究意義。
　　 基于薄膜生長(zhǎng)理論，本論文首先建立了超薄膜生長(zhǎng)的晶格-動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅模型，研究了單晶Si在Si(11

2、1)面上的生長(zhǎng)初期的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，討論了不同基底溫度、沉積時(shí)間等條件下，吸附粒子的表面擴(kuò)散過(guò)程對(duì)于薄膜表面形貌的影響。本文的仿真結(jié)果與已有的相關(guān)理論基本符合，證明了模型的合理性。
　　 本論文通過(guò)改進(jìn)表面生長(zhǎng)的晶格模型來(lái)建立超薄膜生長(zhǎng)的準(zhǔn)連續(xù)-動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅模型，并研究了采用電子束蒸發(fā)技術(shù)在非晶SiO2基底上制備多晶硅薄膜的初期動(dòng)力學(xué)過(guò)程。本文發(fā)現(xiàn)薄膜結(jié)晶度隨基底溫度的變化的曲線變化率出現(xiàn)了拐點(diǎn)，而且拐點(diǎn)處的制備溫度使得多晶硅的平

3、均晶粒尺寸發(fā)生突變，本文將這個(gè)特殊的溫度點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)變溫度Tt(Transition temperature)。文中研究了沉積速率、基底材料性質(zhì)對(duì)于轉(zhuǎn)變溫度的影響，通過(guò)仿真預(yù)測(cè)相關(guān)的工藝參數(shù)使轉(zhuǎn)變溫度往低溫區(qū)轉(zhuǎn)移，從而可以在更低的溫度下采用電子束蒸發(fā)法多晶硅薄膜的制備并滿足工業(yè)上的需求。
　　 為了提高計(jì)算機(jī)執(zhí)行效率，本論文研究了粒子-概率、粒子-密度和首通動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅算法的基本思想，探討了這些混合動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅算法在薄膜生長(zhǎng)中的