分子动力学模拟：沉积原子如何影响外延铝膜的失配位错

"这篇论文是2008年由黄俊等人发表在《南昌大学学报(理科版)》第32卷第1期上的，主要探讨了沉积原子入射对外延铝薄膜中失配位错形成的影响。研究采用分子动力学方法，利用嵌入原子法（EAM）多体势描述铝原子间的相互作用。实验模拟在600K温度下，15层原子厚度、失配度为-0.06的外延铝薄膜中进行，结果表明，沉积原子落在FCC或HCP位置更容易引发失配位错，而落在表面原子正上方或相邻原子连线中点则不易形成。位错形核过程表现为挤出倒正四面体结构，具体形态取决于沉积原子的入射位置。" 这篇论文详细分析了在外延铝薄膜中，沉积原子如何通过不同的入射位置触发失配位错的形成。失配位错是晶体生长过程中常见的缺陷，尤其是在薄膜材料中，由于基底和薄膜之间的晶格常数差异，常常会导致位错的产生。作者运用分子动力学模拟，这是一种强大的计算工具，可以追踪原子级别的运动和结构变化，从而揭示了在不同条件下位错形成的具体机制。 在600K的温度环境下，研究发现15层厚的外延铝薄膜中，如果沉积原子落在薄膜表面的FCC（面心立方）或HCP（六方密排）位置，更易诱发失配位错。相比之下，当沉积原子落在表面原子正上方或两相邻原子连线的中点，位错形成的可能性较低。这一发现对于理解位错的动态行为以及优化薄膜生长工艺具有重要意义。 论文还指出，失配位错的形核过程是通过挤出一个倒正四面体结构的原子团来实现的。根据入射位置的不同，这个四面体的底面可能与薄膜表面平行（FCC和HCP位置）或者成一定角度（表面相邻原子连线中点）。这些观察结果揭示了位错形成过程中的新细节，有助于进一步研究位错动力学以及其对材料性能的影响。 此外，文中提及了以往二维模拟的局限性，并对比了Zhou和Pan等人的工作，他们分别研究了薄膜厚度、表面结构以及生长温度等因素对失配位错形成的影响。这些研究共同强调了动力学条件在位错形成过程中的关键作用。论文的贡献在于通过三维分子动力学模拟，提供了更为全面和深入的理解，对于优化外延薄膜生长工艺以减少位错密度具有理论指导价值。