三维动力学模拟：Si薄膜在预结构基底的生长研究

"这篇论文是2014年4月发表在暨南大学学报(自然科学与医学版)第35卷第2期的一篇自然科学论文，由陈书汉和卜寿亮共同撰写。该研究得到了广东省高等学校学科与专业建设专项(育苗工程)的资金支持。论文主要探讨了在周期性排列的波浪形预结构基底上，Si薄膜生长的三维动力学Monte Carlo模拟，重点关注不同沉积条件下的生长模式和规律。" 正文: 在半导体制造和微电子领域，Si薄膜的生长是一个关键过程，它直接影响到器件的性能和稳定性。本研究通过建立一个三维动力学Monte Carlo模型，深入理解了在预结构基底上的Si薄膜生长行为。Monte Carlo模拟是一种统计方法，常用于处理复杂系统的随机过程，此处用于模拟Si原子在基底表面的吸附、扩散和脱附等过程。 论文中提到的预结构基底是周期性排列的波浪形三角棱柱结构，这种设计旨在影响薄膜的生长模式。在正常沉积条件下，即垂直于基底沉积Si原子，模型显示薄膜呈现出均匀生长模式。这意味着Si原子在基底表面的分布相对均匀，形成的薄膜厚度在整个基底上基本一致，这对于需要均匀性的薄膜应用如太阳能电池或半导体器件至关重要。 然而，在大角度倾斜沉积条件下，情况发生了变化。当Si原子以较大的入射角沉积到基底时，薄膜生长呈现各向异性非均匀生长模式。这意味着生长速率在不同的方向上不一致，可能形成具有特定方向性的薄膜结构，这对纳米级的器件制造有潜在的应用价值，比如可以用于设计具有特殊光学或电学性质的器件。 此外，通过计算机模拟，研究者能够观察和分析不同生长阶段的微观结构，揭示了Si薄膜生长的内在规律。例如，薄膜生长速率可能受到基底形状、沉积条件和温度等因素的影响，这些因素可以通过调整模拟参数来研究。 这篇论文的工作为理解和控制Si薄膜在预结构基底上的生长提供了重要的理论基础，有助于未来开发新型的微纳结构和优化现有工艺。通过Monte Carlo模拟，科学家可以预测和优化薄膜生长过程，从而在实验之前预测可能的结果，减少实验次数，降低成本，并提高研发效率。