薄膜生长模型中吸附原子扩散的统计
统计力学
2020-07-27 v1
摘要
我们研究了在简单立方晶格中使用 Clarke-Vvedensky (CV) 模型生长的薄膜表面吸附原子执行跳跃次数的统计。在平均厚度接近 50 和 100 个单原子层的薄膜中，针对扩散-沉积比 R 和降低每个横向邻居扩散系数的概率 ε 的广泛取值范围，确定了该次数 N 的分布。忽略了次表面原子的迁移率和跨越台阶边缘的能垒。模拟表明，吸附原子在薄膜表面移动期间执行的是非相关扩散。在低温区域，通常满足 Rε ≲ 1，对横向邻居的附着几乎是不可逆的，平均跳跃次数按 ⟨N⟩ ∼ R^{0.38±0.01} 标度，该次数的分布近似按 exp[-(N/⟨N⟩)^{0.80±0.07}] 衰减。在具有随机分布吸收陷阱的平面上的随机行走模拟中观察到类似的衰减，并且估计的 ⟨N⟩ 与台阶密度的关系类似于在陷阱问题中观察到的关系，这为该区域提供了概念性解释。随着温度升高，当 Rε^{3.0±0.3} ∼ 1 时，⟨N⟩ 过渡到另一个区域，这表明台阶边缘的所有吸附原子都具有高迁移率。分布 P(N) 变为简单的指数衰减，这是由于吸附原子在被新沉积层覆盖后变得不可移动的概率恒定。在更高温度下，表面变得非常光滑，且 ⟨N⟩ ∼ Rε^{1.85±0.15}，这通过与亚单层生长的类比得到解释。
引用
@article{arxiv.2007.12554,
title = {Statistics of adatom diffusion in a model of thin film growth},
author = {Edwin E. Mozo Luis and Ismael S. S. Carrasco and Thiago A. de Assis and Fábio D. A. Aarão Reis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.12554},
year = {2020}
}