薄膜生长计算机模拟

7期郑小平等：薄膜外延生长的计算机模拟’374

原子发生迁移后，与!相邻的"原子（假设在!原

有可能子发生迁移之前"原子正好有!个最近邻）因为少了一个最近邻而变得不稳定，这样在!迁移

的同时"也因!的“连带”而迁移，同样#也可能因“连带”而迁移，依次类推"与正常迁移不同的"的是，这类迁移不作为三个独立的事件分别执行，而是作为一个事件执行"

脱附事件是指生长表面上的原子有可能因为热运动等原因而脱离表面，其发生的概率与迁移发生的概率的计算公式一致，只是目标位不再要求具有任何最近邻原子，但仍可能引起连带迁移"

其中

((

，%）-$（%）.,’/’!$（!，

!

（1）

式中’,$%晶位"薄膜的相对密度)2定义为

)2,0/

*0

，’

（$）

式中，*’表示形成完整晶格所需要的原子数，*0为成膜过程中薄膜内部未被占据的晶位数，即空位数"所以，)2越大膜的晶格结构就越完整"

我们把三个以上原子的聚集状态称为一个“岛核”随着衬底温度的升高或入射"由图’可以看出，率的降低，沉积在衬底上的原子逐步由众多各自独立的离散型分布向聚集状态过渡形成一些岛核，衬底温度越高、入射率越小，形成得到核数量越少、尺寸越大，并且逐步由二维岛核向三维岛核过渡"这主要是由于原子的扩散能力和扩散时间分别与衬底温度和入射率有关造成的"图’的模拟结果与文献

［!%—!!］

的实验观察基本一致"与前期的一些［’3—’4］

!#结果及讨论

假设衬底面积为$%晶位&$%晶位，入射率分

别取%#%%%!’，%#%%!’，%#%!’，%#!’，!#’，!’，!’%原子层（()）（!，表示%时刻!附近薄膜的厚*+"用$%）度，薄膜表面粗糙度定义为

’0*’

（’，（%）.’］，（!）&%）,［-$（%）./-$

模拟结果相比更加直观

"

图’在衬底温度分别为!$%，入射率分别为%#%%%!’，1%%，1$%，$%%，$$%，3%%5，%#%%!’，%#%!’，%#!’，!#’，!’()6+时，

在$%&$%原子衬底上沉积0’$()时的成核图像