物理气相沉积Ti-Si-N纳米复合薄膜生长过程的计算机仿真研究

物理气相沉积Ti-Si-N纳米复合薄膜生长过程的计算机仿真研究【论文题名】 物理气相沉积Ti-Si-N纳米复合薄膜生长过程的计算机仿真研究
【论文作者】 王新蒙
【作者专业】 机械电子工程　
$ j9 C9 P* c$ }( l( g. s! O: z【导师姓名】 刘学杰　
【授予学位】 硕士
0 }9 D! k3 X- A+ v【授予单位】 内蒙古科技大学　
【授予时间】 20050531
  C- W; ?, g4 N2 q/ T0 f【 分类号 】 TB383　TP391.9　
3 e% G. [" t7 }! X- N8 A& e. j【 关键词 】 物理气相沉积　三元薄膜　纳米复合薄膜　计算机模拟　薄膜生长　团簇　蒙特卡罗方法　
, n! A4 l) p# p& Z【 摘　要 】
　　本课题以Ti、Si、N三种粒子共沉积形成的纳米复合硬质薄膜为研究对象，初步尝试用计算机来模拟在单质Ti薄膜和Ti-Si-N三元薄膜生长过程中，入射粒子的吸附、扩散、凝聚成核、团簇长大等行为。通过对模拟结果的分析，来研究沉积过程参数的变化对薄膜微观组织及形貌的影响。 　　本文在总结蒙特卡罗(MC)和分子动力学(MD)这两种计算机模拟方法各自特点的基础上，采用将微观粒子动力学与MonteCarlo方法相结合的KMC(KineticMonteCarlo)方法来做为本课题研究的计算机模拟方法。该KMC模型引入了活粒子的概念，充分考虑了表面所有活粒子都有发生迁移运动的可能，同时也考虑到每次跃迁运动发生后所引起的周围近邻粒子运动状态的变化。通过给每个团簇赋以不同的颜色，得到了所需的团簇统计数据。本仿真软件的设计是在VisualBasic6.0的集成开发环境中进行，用户可方便地输入待考察的参数值，并实时观察表面粒子的运动状态。 　　模拟结果表明，在金属Ti膜生长过程中，当基底温度较低时，成核数目较多，但团簇尺寸较小；当基底温度较高时，形成大尺寸团簇的概率增加，团簇之间的空隙较小。模拟数据也显示薄膜表面粗糙度随温度升高而变得光滑。随粒子入射速率的增加，薄膜生长呈现三维岛状生长模式，薄膜表面粗糙度也随之增加。另外，统计结果也显示出，沉积粒子与基底粒子结合力较强。在金属Ti膜仿真结果的基础上，在此项研究中对Ti-Si-N三元薄膜的生长进行情况进行了初步的计算机模拟试验(包括换位机制和不换位机制、激活能参数调节、温度调节等)，这使我们对Ti-Si-N形成纳米复合相的机制有了一些了解，并且为进一步的研究奠定了一个很好的基础。
【文摘语种】 中文文摘
; H$ ~! n' ?  c. I! d【论文页数】 1-49
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