薄膜生長(zhǎng)的三維元胞自動(dòng)機(jī)模擬及其分形研究.pdf

1、薄膜材料的發(fā)展對(duì)微電子，微機(jī)械等高科技領(lǐng)域的發(fā)展有著重要影響，而薄膜的原子尺度的生長(zhǎng)過(guò)程將影響薄膜材料的各種應(yīng)用性能，因此關(guān)于薄膜生長(zhǎng)過(guò)程的開(kāi)展了大量從實(shí)驗(yàn)到理論的研究工作。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)等新型科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬可以從原子尺度模擬薄膜形成的動(dòng)態(tài)過(guò)程，解釋實(shí)驗(yàn)觀察到各種現(xiàn)象，分析各種實(shí)驗(yàn)條件對(duì)成膜的影響，為解決在實(shí)驗(yàn)中難以完全跟蹤原子沉積和薄膜生長(zhǎng)物理過(guò)程的難題提供了途徑，而成為搭建理論與實(shí)際應(yīng)用的橋梁，對(duì)尋找合成有特殊性能的薄膜

2、材料的實(shí)驗(yàn)技術(shù)及手段具有十分重要的指導(dǎo)意義。
　　元胞自動(dòng)機(jī)方法是根據(jù)微觀個(gè)體的簡(jiǎn)單局域自組織相互作用機(jī)制來(lái)描述宏觀系統(tǒng)整體復(fù)雜行為及其時(shí)間演化的“自下而上”的計(jì)算機(jī)模擬方法。本文針對(duì)薄膜生長(zhǎng)過(guò)程粒子遷移擴(kuò)散的復(fù)雜性，在分析薄膜生長(zhǎng)過(guò)程及生長(zhǎng)模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合蒙特卡諾方法，建立薄膜材料的三維元胞自動(dòng)機(jī)生長(zhǎng)模型。該模型通過(guò)元胞及其領(lǐng)域狀態(tài)在按薄膜生長(zhǎng)過(guò)程特征抽象得到的元胞自動(dòng)機(jī)模型的局域自組織作用規(guī)則下的并行演化過(guò)程，利用OpenG

3、L技術(shù)，在VC7.0環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄膜生長(zhǎng)過(guò)程的直觀模擬。
　　通過(guò)對(duì)薄膜生長(zhǎng)過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬，研究了薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中沉積速率和沉積溫度等對(duì)薄膜表面形貌的影響以及薄膜生長(zhǎng)過(guò)程三維分維數(shù)隨覆蓋率的變化情況。研究結(jié)果表明：在相同溫度下較低的沉積速率范圍內(nèi)，薄膜粗糙度幾乎不隨沉積速率發(fā)生變化；隨著沉積速率的逐步升高，薄膜粗糙度將逐漸增大；在相同沉積速率時(shí)，薄膜粗糙度隨沉積溫度的升高達(dá)到一個(gè)最小值，之后粗糙度又將隨溫度升高而增加，這說(shuō)明