入射角度对Ti／Al（001）沉积薄膜微观结构的影响.pdf

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1、入射角度对Ti／Al(O01)沉积薄膜微观结构的影响／游晓燕等·153·入射角度对Ti／Al(001)沉积薄膜微观结构的影响游晓燕，陈尚达，周银库(湘潭大学材料与光电物理学院，湘潭大学低维材料及其应用技术教育部重点实验室，湘潭411105)摘要采用分子动力学方法模拟Ti在AI(001)表面的薄膜生长过程，计算不同入射角度下薄膜的表面粗糙度、堆积密度、径向分布函数、键对含量比。结果表明，当入射角度小于3O。时，其对Ti薄膜粗糙度、堆积密度的影响很小，而当入射角度大于3o。时，rri薄膜粗糙度增加、堆积密度下降；入射角度对Ti薄膜微观结构的

2、影响很小，且Ti薄膜以fcc结构为主。关键词分子动力学入射角度Ti／A1薄膜中图分类号：0469文献标识码：ATheEffectofIncidentAngleontheMicrostructureofTi／AI(001)ThinFilmYOUXiaoyan，CHENShangda，ZHOUYinku(FacultyofMaterials，PhotoelectronicsandPhysics，KeyLaboratoryofLow-DimensionalMaterials＆ApplicationTechnology，MinistryofEd

3、ucation，XiangtanUniversity，Xiangtan411105)AbstractMoleculardynamicsmethodwasusedtosimulatethefilmgrowthprocessofTiatomsdepositingonAI(001)substrateundervariousincidentangles．Root—mean-squareroughness，packingdensity，radialdistributionfunctionandthepercentageofpairbondsofT

4、ithinfilmwerecalculated．Theresultsindicatethattheeffectsofinci—dentangleonsurfaceroughnessandpackingdensityareweakwhentheincidentangleissmallerthan30。；butwhentheincidentangleislargerthan30。，thesurfaceroughnessincreasesandthepackingdensitydecreases．Increasingtheincidentan

5、glehasminoreffectsonthemicrostructureofTithinfilm，growingwithanfccstructure．Keywordsmoleculardynamics，incidentangle，Ti／Althinfilm薄膜材料由于在微观结构、宏观性能等方面所具有的特沉积过程，研究Ti原子入射角度与rri薄膜微观结构的关系，殊性，在现代科学技术的众多领域有着广泛的应用_1]，特别并用表面均方根粗糙度、堆积密度、径向分布函数及键对含是TAl合金薄膜由于具有高强度、高耐热性、抗氧化、抗蠕量比对薄膜微观结

6、构进行表征，为PVD薄膜制备过程中通变及质量轻等特性成为研究热点。目前制备薄膜的方法有过入射角度来控制Ti薄膜生长提供了理论依据。很多，如脉冲激光沉积(PLD)、磁控溅射、电子束蒸发、化学1模型与方法气相沉积(CVD)以及物理气相沉积(PVD)等，其中物理气相沉积技术有着更为广泛的发展和应用前景l_2。]影响PVD采用由Zope和Mishin提出的应用于模拟Ti-Al系综的薄膜沉积的工艺参数主要包括衬底温度、入射能量、人射角EAM势l_1，并运用Lammps软件包[1来模拟钛在铝表面的度、沉积速率和衬底晶向等。研究人员就前2个因素对薄膜

7、沉积过程。A1衬底尺寸为16a。×16a。×8a。(其中a。为Al微观结构的影响做了大量研究，涉及的合金薄膜有MgO／晶体的晶格常数，a。一0．405nm)，表面为(100)面，为了减小MgO[、Fe／Nic、TM(Fe，Co，Ni)／A1cj、Ti／Al[、Ti／尺寸效应，在水平方向采用周期性边界条件。将衬底最底端Fe[10]等，而对后3个因素并没有系统的研究，且对入射角度的2层原子固定，其他层采用速度标定法进行恒温控制。在的分析多为二维的。近年来，随着扫描隧道显微镜(STM)、沉积之前，先进行能量最小化，使衬底表面的微观结构更接原子

8、力显微镜(AFM)等具有原子水平分辨能力的分析手段近真实的衬底表面的初始状态L1]。的出现，人们对薄膜生长的微观机制有了更为深入的认识和模拟中，入射原子的能量为0．1eV，是物理气相生长及理解。然而，实验并