基于反應力場的氧化鋅薄膜沉積過程模擬研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)作為一種新型的直接寬禁帶氧化物半導體材料，具有優(yōu)良的壓電、氣敏、壓敏等特性，而且原材料廉價豐富、無毒、化學穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好、抗輻射性強。因此，ZnO的諸多方面成為了研究的熱點。為了提高ZnO薄膜質量，需要在原子水平上對薄膜生長中各種復雜的原子過程有較深入的理解。計算機模擬恰好提供了這樣一個有效的手段，可以幫助我們解決一些實驗當中無法實現(xiàn)的問題。
　　本文應用勢模型為反應力場的分子動力學方法分別研究了ZnO薄膜(0

2、0(l))和(h00)表面的沉積過程，初步討論了襯底溫度(200K，500K，800K)，入射原子沉積速率（150m/s，250m/s，350m/s）及氧環(huán)境變化（r（沉積O原子/沉積Zn原子）為10∶10，10∶9，10∶8）對沉積薄膜質量的影響。得到的主要結論如下:
　　ZnO(00l)襯底表面上沉積過程的反應力場方法研究發(fā)現(xiàn)，襯底溫度為500K，沉積速率350m/s，r為10∶9時時，沉積原子結構徑向分布函數(shù)曲線特征峰尖銳、

3、明顯，有序度高，沉積形成的薄膜結構穩(wěn)定而又致密。
　　ZnO(h00)襯底表面上沉積過程的反應力場方法研究表明，沉積速率350m/s，襯底溫度500K，r為10∶9時，徑向分布函數(shù)曲線特征峰明顯，并與標準塊體ZnO徑向分布函數(shù)曲線特征峰相對應，薄膜結構穩(wěn)定，致密好。
　　在沉積過程中，隨著襯底溫度的升高，ZnO(00l)和(h00)面沉積系統(tǒng)內的原子平均能量和平均勢能隨之增加。相同沉積條件下，ZnO(00l)形成的沉積薄膜呈