用Kinetic Monte Carlo方法研究了薄膜生长初期的表面形貌,对激活能的计算采用了更加通用、准确的算法,模型考虑了原子吸附、迁移、脱附、蒸发原子返回基底,二体运动等多种机理,根据模型编写了相应的软件,利用计算机图形学的原理对薄膜的表面形态进行了三维立体成像,并通过模拟发现,在低温和高温时薄膜的早期成核和表面形貌完全不同,薄膜后续的生长与早期成核有很大的关系.微观机理主要受原子的热运动影响,温度决定扩散能力,入射率决定扩散时间.
以扩散理论为基础,建立以"基本微观过程"为核心的新模型.引入交换比的概念,对存在表面活化剂时薄膜生长的微观过程用Kinetic Monte Carlo方法进行计算机模拟.模拟发现,活化层原子和沉积原子都会发生跨层间的扩散.跨层扩散主要是单个原子的扩散,层间扩散的原子数目随着温度的升高或沉积厚度的增加而增多.RLA模型中的"交换作用"只是若干个"基本微观过程"的组合,大多数交换不是位置的"完全交换",交换比也并非恒为1.
以有表面活性剂介入的Cu薄膜为例,用Kinetic Monte Carlo方法对薄膜生长的随机过程进行了计算机模拟,并对所提出的模型和Kinetic Monte Carlo算法进行了详尽描述.在实现动力学生长过程及物理模型向计算机语言及算法的转化过程中,不仅构建了模拟薄膜生长过程的主体流程图,并且将主体流程图分解成了原子吸附事件流程图、原子迁移事件过程流程图、"小事件"列表刷新流程图和事件列表刷新示意图四个部分,分别对其进行说明和阐述.可以看出在薄膜领域中,计算机模拟在理论和实验这两方面的研究中都发挥了重要作用,Kinetic Monte Carlo方法也已经成了解决薄膜生长相关问题的必要工具.
