金屬薄膜在石墨烯層的生長系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)的發(fā)展，人造納米材料的產(chǎn)品在我們的日常生活中隨處可見，但是這也不能滿足人們與日俱增的需求，而具有良好性能的石墨烯受到人們的廣泛關(guān)注，從而給納米材料領(lǐng)域注入了新的血液。目前，以石墨烯作為襯底來制備異質(zhì)薄膜，尤其是貴金屬與石墨烯的薄膜混合體，利用石墨烯的特性來增強(qiáng)或改善貴金屬的性能，使其滿足人們特殊的需求。薄膜制備技術(shù)的發(fā)展促使薄膜工藝的控制要求不斷提高，由于研究微觀的原子動(dòng)力學(xué)過程是制備高質(zhì)量薄膜的關(guān)鍵，粒子的生長尺寸及排列疏

2、密程度直接決定著薄膜性能的優(yōu)劣，所以，利用計(jì)算機(jī)模擬微觀粒子過程，探討石墨烯基底上貴金屬薄膜的生長機(jī)理是十分重要的。
　　本文研究了Au原子在單層石墨烯上的微觀生長模型。通過MATLAB工具建立符合周期性邊界條件的二維襯底模型，將粒子生長的沉積-擴(kuò)散-聚集（DDA）理論引入該模型中，利用基于過渡態(tài)理論（TST理論）的動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛（KMC）直接法對(duì)成膜過程進(jìn)行模擬，提出了不同粒子間的能量計(jì)算方法，優(yōu)化了控制算法，建立了金膜在單層石

3、墨烯上的二維生長形貌演化直觀圖。統(tǒng)計(jì)分析原子島的特征參數(shù)，建立晶粒生長與控制條件的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了晶粒生長與二維表面形貌的演化趨勢(shì)。
　　本文通過模擬Au成膜的表面演化過程，討論了粒子的吸附、擴(kuò)散、成核、脫附過程，解釋了原子數(shù)、生長時(shí)間、溶液濃度對(duì)應(yīng)的沉積速率、過渡態(tài)勢(shì)壘、以及不同解吸幾率對(duì)成膜的影響，結(jié)果表明溶液濃度是Au成膜的外部控制條件之一?？刂坪迷搮?shù)就可以控制原子團(tuán)簇在襯底上的生長趨勢(shì)，濃度較低時(shí)，團(tuán)簇尺寸較小且分布均勻

4、，有足夠的時(shí)間和空間發(fā)生弛豫現(xiàn)象；當(dāng)濃度較大時(shí)，沉積的粒子沒有足夠的時(shí)間和空間去尋找它的亞穩(wěn)定位置，易導(dǎo)致分形生長。單獨(dú)考慮了脫附概率對(duì)系統(tǒng)組態(tài)的影響，得出，在模擬過程中，適當(dāng)降低脫附速率對(duì)成膜的質(zhì)量有很大的提高作用。其他參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)也有影響，只要控制好外部條件，就可以制備出缺陷少、性能高、面積大的高質(zhì)量混合膜。
　　總之，本文所建的二維模型能定性的解釋襯底上形貌的演化過程，簡(jiǎn)化了薄膜制備的工藝過程，對(duì)其他材料的晶粒生長具有一