物理气相沉积中柱状结构的标度行为
材料科学
2018-02-26 v2 统计力学
计算物理
摘要
物理气相沉积(如溅射沉积)中不同条件对薄膜形貌的统计效应长期以来备受关注。一个显著效应是在著名的 Thornton 结构区模型中所称的由腔室压力差异导致的柱状结构发展。该模型本质为定性，由于缺乏生长前沿入射通量分布的定量描述，具有形态定量预言的理论理解仍然欠缺。本工作中，我们提出由一系列二元硬球碰撞发展出的入射高斯通量模型，并使用蒙特卡洛方法与固体在固体(solid-on-solid)生长方案模拟其效应。我们还提出一种近似余弦幂分布以加速蒙特卡洛采样。借助该模型，观察到较高腔室压力加宽平均沉积角，并类似地增加柱直径(或横向关联长度)与柱间间距(薄膜表面波长)的增长。我们将柱直径与表面波长均视为幂律。可见对于低压(0.13 Pa 至 0.80 Pa)，柱直径指数与波长指数均对压力变化非常敏感；而较高压力(0.80 Pa 至 6.7 Pa)下两指数均饱和于约 0.6 的值。这些预言将作为未来实验在宽气相压力范围内定量描述薄膜形貌的指南。
引用
@article{arxiv.1711.02158,
title = {Scaling behavior of columnar structure during physical vapor deposition},
author = {William J. Meese and Toh-Ming Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.02158},
year = {2018}
}
备注
36 pages, 9 figures, 2 tables