Ti-Al沉積薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及其特性的分子動力學(xué)研究.pdf

1、近年來,納米多層金屬膜的制備及性能分析成為材料研究的熱點,特別對于Ti-Al合金薄膜,由于具有高強度、高耐熱性、抗氧化、抗蠕變及重量輕等特性,在航空、工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。為了使薄膜具有良好的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)特性,制得的薄膜必須光滑且避免界面的結(jié)合。制備薄膜的技術(shù)包括物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積和分子組裝法。由于實驗方法的局限性,本文采用能夠從原子尺度分析的分子動力學(xué)方法模擬物理氣相沉積薄膜生長過程,得出最優(yōu)沉積參數(shù),為實驗提供理論支持與

2、預(yù)測。
　　本文中,模擬Ti/Al(001)的薄膜生長過程,分析不同因素對薄膜的粗糙度、界面結(jié)合及微觀結(jié)構(gòu)的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　第一,分析不同入射角度對其薄膜的影響。通過計算不同入射角度下Ti薄膜的表面粗糙度、堆積密度、徑向分布函數(shù)、鍵對含量比,發(fā)現(xiàn)當入射角度小于30°時,對Ti薄膜粗糙度、堆積密度影響很小,而當入射角度大于30°時,Ti薄膜粗糙度增加、堆積密度下降,特別,當入射角度為60°時,Ti薄膜出現(xiàn)纖維狀生

3、長;入射角度對界面結(jié)合無影響;入射角度對Ti薄膜微觀結(jié)構(gòu)影響很小,且主要是fcc結(jié)構(gòu)。
　　第二,分析不同入射能量和襯底溫度對其薄膜的影響,并且兩者互相比較。模擬結(jié)果表明,增加入射能量和襯底溫度,使Ti薄膜表面變得越光滑;影響界面結(jié)合的因素主要是局域加速度和結(jié)合能壘,由于結(jié)合能壘是其它過渡金屬的2-3倍，因此,界面結(jié)合僅僅限于表面結(jié)合，沒有發(fā)現(xiàn)化合物；通過徑向分布函數(shù)和鍵對分析技術(shù)對薄膜微觀結(jié)構(gòu)進行分析，發(fā)現(xiàn)襯底溫度對薄膜微觀結(jié)構(gòu)