1 贵州大学大数据与信息工程学院, 贵阳 550025
2 教育部半导体功率器件可靠性工程中心,贵阳 550025
3 贵州省微纳电子与软件技术重点实验室, 贵阳 550025
4 贵州财经大学信息学院, 贵阳 550025
采用液滴外延法在GaAs(001)衬底上同时沉积In、Al液滴形成纳米结构, 利用原子力显微镜(AFM)对实验样品进行形貌表征, 并通过X射线光电子能谱(XPS)与扫描电子显微镜分析In、Al组分比样品表面元素分布。实验结果显示, 混合沉积后的表面InAlAs纳米结构密度随着In组分的降低而降低, 而单个纳米结构的尺寸变大。SEM与XPS测试结果证明表面的In并没有因为衬底温度过高而全部偏析。根据实验结果推测, In&Al液滴同时沉积到表面形成InAl混合液滴。当液滴完全晶化后纳米结构中心出现孔洞, 而产生这一现象的主要原因是液滴向下刻蚀。
In&Al混合液滴 液滴外延 表面扩散 分子束外延 纳米结构 indium & aluminum droplet GaAs GaAs droplet epitaxy surface diffusion MBE nanostructure
1 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 先进能源材料工程实验室, 宁波 315201
2 福州大学 材料科学与工程学院, 多尺度材料计算实验室, 福州 350100
相图, 又称相平衡图, 是“材料设计的索骥图”, 而涂层的制备过程中(如物理气相沉积, Physical Vapor Deposition, 简称PVD), 系统一般远离平衡态, 获得的相为亚稳相, 相图计算CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams)方法的应用遇到了挑战。本文概述了模拟涂层材料亚稳相图的研究历程, 重点介绍了近期建立的临界表面扩散亚稳相图模型, 即通过耦合CALPHAD、第一性原理计算和高通量磁控溅射镀膜实验的方法对涂层材料的亚稳相进行表面扩散模拟, 相关计算仅需要一个高通量镀膜实验作为基础数据, 获得的亚稳相图也得到了实验验证。由此, 可以建立相关材料体系的稳定和亚稳相图数据库, 通过组分-制备工艺-组织结构和性能的关系, 指导陶瓷涂层材料的设计, 助推研发时间和成本“双减半”目标的实现。
亚稳相图 模型 表面扩散 应用 综述 metastable phase formation diagram model surface diffusion application review
同济大学 精密光学工程技术研究所,上海 200092
利用动力学晶格蒙特卡洛方法模拟了Cu薄膜在Cu(100)面上的三维生长过程.模型中考虑了四个动力学过程:原子沉积、增原子迁移、双原子迁移和台阶边缘原子迁移,各动力学过程发生的概率由多体势函数确定.讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖率对Cu原子迁移、成核和表面岛生长等微观生长机制的影响;获得了Cu薄膜的表面形貌图并计算了表面粗糙度.模拟结果表明,随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,形状更加规则.低温时,Cu薄膜表现为分形的离散生长,高温时,Cu原子迁移能力增强形成密集的岛.Cu薄膜表面粗糙度随着基底温度的升高而迅速减小;当基底温度低于某一临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的增大而增大;当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的变化很小,基本趋于稳定.
薄膜生长 原子迁移 KLMC模拟 沉积速率 基底温度 原子覆盖率 表面粗糙度 Thin film growth Surface diffusion KLMC simulation Deposition rate Substrate temperature Atom coverage Surface roughness
