Ti-Si-N表面生長過程的無格點(diǎn)KMC仿真及相應(yīng)并行計(jì)算研究.pdf

1、硬和韌一向是材料性能矛盾的兩個(gè)方面，現(xiàn)代納米科技可能是解決這一矛盾的有效手段之一。Ti-Si-N納米復(fù)合薄膜以其硬度高、抗高溫氧化性能好、摩擦系數(shù)小、彈性模量高、和基體的結(jié)合力強(qiáng)、熱穩(wěn)定性優(yōu)良等性能正在成為超硬材料研究領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn)。但是在研究探索過程中，實(shí)驗(yàn)制備研究未能給出最佳的工藝參數(shù)，性能研究也未能給出令人信服的超硬性的理論解釋。本課題的研究中，嘗試采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過數(shù)值方法模擬粒子沉積行為，給出不同工藝參數(shù)對(duì)薄膜微觀結(jié)構(gòu)

2、的影響。 本文參照薄膜生長的初期的計(jì)算機(jī)仿真模型，建立薄膜沉積的三維無格點(diǎn)并行仿真程序。主要所做內(nèi)容有： 1、在過渡態(tài)理論（TST）基礎(chǔ)上，采用勢(shì)能面（PES）搜索方法，建立了動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅(KMC) 三維無格點(diǎn)仿真模型。借助Visual Studio .NET編程語言，開發(fā)了薄膜生長的仿真程序。采用該程序?qū)i-Si-N表面生長過程進(jìn)行仿真。程序運(yùn)行穩(wěn)定，得到的數(shù)據(jù)基本可靠。 2、借助.NET Remoting

3、技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)跨應(yīng)用域PC機(jī)群網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算，加快了仿真程序計(jì)算速度。 3、利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)對(duì)沉積粒子進(jìn)行粗糙度和晶粒尺寸的識(shí)別。分析不同工藝參數(shù)對(duì)薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響。模擬結(jié)果顯示：溫度的影響主要是粒子的遷移速率，溫度越高越趨于層狀生長；Si含量會(huì)加速粒子成核，Si含量越高晶粒越細(xì)??；沉積率主要影響是下落粒子的間隔時(shí)間，影響效果和溫度相似。 但本文使用的作用勢(shì)為簡單經(jīng)驗(yàn)對(duì)勢(shì)(Morse勢(shì))，計(jì)算精度有待進(jìn)一步提高。薄膜