電子材料Ga急冷凝固過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的模擬研究.pdf

1、本文概述了電子材料在電子信息產(chǎn)業(yè)中的重要意義，分析了電子材料的結(jié)構(gòu)組成及電子材料的結(jié)構(gòu)與其電子特性之間的關(guān)系，指出了結(jié)構(gòu)分析的重要作用。闡述了鎵(Ga)作為一種重要的電子材料在半導(dǎo)體工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。采用分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)由1000個(gè)原子組成的電子材料Ga原子系統(tǒng)的快速凝固過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬跟蹤研究，運(yùn)用HA鍵型指數(shù)法和原子團(tuán)類(lèi)型指數(shù)法分析了原子尺度上Ga的成鍵類(lèi)型和形成的基本原子團(tuán)結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)在冷速很快時(shí)，隨著溫度的降低，在Ga的微觀結(jié)

2、構(gòu)中，二十面體及與二十面體相關(guān)的1551，1541鍵型數(shù)目明顯下降；與立方體(fcc，bcc)，六角密集(hcp)結(jié)構(gòu)相關(guān)的1421，1422鍵型數(shù)目明顯增加；而與菱面體相關(guān)的1321，1311鍵型的數(shù)目卻顯著增加，逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)。最后形成一種新型的以菱面體結(jié)構(gòu)為主、夾雜著立方體、六角密集等團(tuán)簇結(jié)構(gòu)所組成的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步了解Ga的微觀結(jié)構(gòu)，考察系統(tǒng)以1.0×1014、1.0×1013、1.0×1014、1.0×1011K/s的不同

3、速度冷卻，發(fā)現(xiàn)以1.0×1014、1.0×1013、1.0×1012K/s的速度冷卻時(shí)，得到非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；以1.0×1011K/s的速度冷卻時(shí)，發(fā)生明顯的晶化現(xiàn)象，隨著溫度的降低，液態(tài)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)基本消失，而面心立方晶體結(jié)構(gòu)組態(tài)在體系中占據(jù)主要地位，具有非常鮮明的晶體特征。最后，考察了在相同的冷卻速度下，不同的初始狀態(tài)對(duì)Ga的凝固特性的影響。發(fā)現(xiàn)在以初始20000時(shí)間步快速冷卻時(shí)，發(fā)生了晶化現(xiàn)象；以初始30000，40000時(shí)間步快速冷卻