受外延石墨烯生长启发的动力学蒙特卡罗模拟
材料科学
2016-02-05 v1
摘要
石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成二维六角晶格的扁平单层，具有许多极具前景的纳米电子应用的不寻常电子特性。最近的低能电子显微镜 (LEEM) 实验表明，在 Ru(0001) 上外延生长的二维石墨烯岛的台阶边缘速度随碳 adatoms 的过饱和度的五次方变化。这表明石墨烯岛是通过五个原子团簇的添加而生长的，而不是通过单个 adatom 附着的通常机制。我们进行了动力学蒙特卡罗 (KMC) 模拟，以进一步研究通过可移动原子团簇附着进行外延生长的一般情景。我们没有试图直接复制 Gr/Ru(0001) 系统，而是考虑了一个涉及正方晶格上可移动四聚体原子的模型。我们的结果表明，四聚体破裂的能量势垒以及必须碰撞才能成核不可移动岛的四聚体数量，是决定是否像 Gr/Ru(0001) 系统那样，岛成核开始时的 adatom 密度是温度的递增函数的重要参数。为了使我们的模型产生占成核密度很大比例的平衡 adatom 密度，需要相对较大的 adatom 附着到岛上的能量势垒。为了使岛密度随温度升高而急剧下降，还需要较大的四聚体附着到岛上的能量势垒。我们表明，当四聚体附着是岛生长的主导过程时，岛以随 adatoms 的过饱和度的四次方变化的速度生长。
引用
@article{arxiv.1204.0097,
title = {Kinetic Monte Carlo simulations inspired by epitaxial graphene growth},
author = {J H Lloyd-Williams},
journal= {arXiv preprint arXiv:1204.0097},
year = {2016}
}