異質(zhì)外延生長中應變對圓形島形貌穩(wěn)定性的影響.pdf

1、外延薄膜的生長是一種既包含動力學又包含熱力學的非平衡過程。在薄膜生長過程中,每個微觀過程都能影響薄膜的最終質(zhì)量。因此建立一個合理的、完善的并能與實際生長過程相符合的理論模型一直是人們研究的焦點。
　　本文主要對單個圓形島的形貌穩(wěn)定性進行分析。首先基于BCF(Burton-Cabrera-Frank)模型,建立了初始擴散場方程,在連續(xù)介質(zhì)力學的基礎上建立了初始彈性場,并利用Gibbs-Thomson關系以邊界條件的形式將彈性場引入B

2、CF模型中。通過求解擴散方程和彈性方程得到初始狀態(tài)的解后,利用線性穩(wěn)定性分析,將小擾動引入擴散場和彈性場中,求出擾動后的擴散場和彈性場方程的解。根據(jù)Mulins和Sekerka提出的擾動增長率的概念,計算出該模型下的擾動隨時間的變化,從而確定薄膜形貌的穩(wěn)定性。
　　首先,通過計算初始狀態(tài)下和擾動狀態(tài)下的擴散場和彈性場,得到擾動增長率。并研究了晶格失配、外場應變、原子島的初始半徑、沉積流量和遠場流量、線張力、基底以及E-S勢壘等因素

3、對圓形島穩(wěn)定性的影響。研究結果表明:晶格失配、外場正應變、高沉積流量、遠場流量以及E-S勢壘均不利于圓形島的穩(wěn)定生長;相反,外場負應變、較大初始島半徑、低沉積流量、線張力和軟基底都對島的生長起到穩(wěn)定作用。
　　其次,我們得出圓形島在薄膜生長過程中存在臨界島半徑。通過分析,我們得出每個擾動波數(shù)都對應了兩個臨界島半徑Rc1和Rc2。并且得出,當沉積流量小于臨界沉積流量時,島半徑R處于12ccR?R?R時島是穩(wěn)定生長的;當沉積流量大于臨