基板温度对PVD薄膜分维的影响

李明伟¹，单英春³，赫晓东¹，何飞¹，徐久军³

(1.哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所,黑龙江,哈尔滨,150080;
2.成都飞机设计研究所,四川,成都,610041;
3.大连海事大学机电与材料工程学院,辽宁,大连,116026)

摘要:采用动态蒙特卡罗(KMC)方法研究物理气相沉积(PVD)制备薄膜过程中基板温度对薄膜微观结构的影响,并用分维理论研究薄膜表面的复杂程度.该KMC模型中既包括入射原子与表面之间的碰撞,又包括被吸附原子的扩散.模拟中用动量机制确定被吸附原子在表面上的初始构型,用分子稳态计算(MS)方法计算扩散模型中跃迁原子的激活能,用红黑树选择跃迁路径并更新系统跃迁机率.研究结果表明:基板温度大于500 K时,薄膜表面分维均小于2.04,表面光滑,而当基板温度小于500 K时薄膜分维随基板温度降低而增大,表面随基板温度升高变得越来越粗糙,直到基板温度降到250 K时,分维达到最大的稳定值2.32,表面情况非常复杂,具有细致的皱褶和缺陷.分维与基板温度之间的关系说明高基板温度有利于分维小、表面光滑薄膜的制备,而低基板温度使薄膜分维增大、表面结构更加复杂.该研究结果与基板温度对PVD薄膜表面粗糙度影响的研究结果趋势上一致,分维能更细致地评价薄膜表面的复杂程度.

关键词:分维; 基板温度; 薄膜; PVD; KMC;

【全文内容正在添加中】