分子动力学模拟不同入射能量的CH与碳氢薄膜的相互作用

本文使用分子动力学方法模拟低能CH与碳氢薄膜的相互作用,以探讨在核聚变过程中CH的再沉积行为及对面向等离子体材料性质变化的影响。选择的入射能量分别为0.3,1,5,10 eV。模拟结果表明随着入射能量的增加C原子与H原子的吸附率增加,且在入射能量大于CH离解能的情况下,同一能量下H原子的吸附率小于C原子的吸附率。随着入射能量的增加,薄膜的厚度增加,薄膜中含有Csp2的范围变宽,并且表面逐渐转变为Csp2表面。薄膜中的C主要以Csp3形式存在,其次是Csp2,几乎不含Csp1。通过统计薄膜中的CHx(x为1~4)发现CH占优势,其次是CH2,而CH4的量非常少。     

分子动力学模拟样品温度对F刻蚀SiC的影响

利用分子动力学模拟方法研究了在低能F原子刻蚀SiC表面过程中样品温度对刻蚀的影响。由模拟结果可知,随着温度的升高,F在样品表面的沉积量和散射量均呈下降趋势,而发生溅射的F的量和与样品作用生成挥发物质的F的量逐渐增加。Si的刻蚀量均随着温度的升高而升高。样品中Si原子的刻蚀主要是通过生成SiF4得以实现的,C原子的刻蚀主要是通过生成CFx(x=1～3)等挥发性物质实现的。     

致密非晶碳氢薄膜的结构

利用完全抑制网络结构（ＦＣＮ）模拟计算氢化非晶碳（ａ－Ｃ：Ｈ）膜的组成。形成致密ａ－Ｃ：Ｈ膜的条件是Ｈ、ｓｐ＾２Ｃ和ｓｐ＾３Ｃ应在其三元相图中的一个三角形区域内。实验数据表明,模拟结果与实验结果吻合得很好。在ａ－Ｃ：Ｈ中存在氢、四面体碳、乙烯、苯环和双苯等结构,它们的相对含量在三角形区域内变化。该理论模拟对薄膜光学间隙的实验分析给出了很好的解释。     

分子动力学方法模拟GaN薄膜生长

采用分子动力学模拟方法,应用Buckingham经验势模型,模拟纤锌矿相GaN的薄膜晶格生长.研究了GaN薄膜生长的早期阶段的形貌特点、生长规律、表面结构及动力学特性.模拟发现,N原子与Ga原子按照晶格特征吸附在衬底上,作层状分布趋势并且薄膜层从下到上晶态特征逐渐减弱.观察每层沉积原子数、空位比、沉积原子团簇质心高度与沉积原子均方位移随时间的变化规律,发现了随着时间步数增加,原子团簇逐渐达到稳定,在5000步时前3层都达到了较稳定状态,且N原子比Ga原子能更快地找到平衡位置.     

硅基外延β-SiC薄膜在不同刻蚀气体中的等离子体刻蚀研究

用等离子体刻蚀（PE)工艺，以四氟化碳（CF4）和六氟化硫（SF6）以及它们与氧气（O2）的混合气体作为刻蚀气体分别对Si基外延生长的β-SiC单晶薄膜进行了刻蚀工艺研究。结果表明在同样刻蚀工艺条件下，以SF6＋O2作为刻蚀气体要比以CF4＋O2作为刻蚀气体具有更高的刻蚀速率；在任何气体混合比条件下经SF6＋O2刻蚀后的样品表面都不会产生富碳（C）表面的残余SiC层；而经CF4＋O2刻蚀后的样品表面是否产生富C表面残余SiC层则与气体混合比条件有关，但刻蚀后的样品表面更为细腻。文中还对不同刻蚀气体下的刻蚀产物进行了讨论比较。     

纳米薄膜界面滑移现象的分子动力学模拟进展

随着先进制造技术的发展,许多精密系统中的薄膜厚度已经接近纳米量级。由于纳米尺度的特殊性,宏观尺度下的界面性质将不再适用,因此探索纳米尺度下的界面性质对于微机电系统(MEMS)甚至纳机电系统(NEMS)中涉及到的润滑薄膜研究具有非常重要的价值。Couette流动作为剪切驱动流动的原形,在研究薄膜界面滑移现象上具有较高的代表性。在总结国内外该方向研究成果的基础上,详细介绍和讨论了纳米尺度薄膜Couette流动的分子动力学方法,总结了现有的滑移现象和规律,并对今后的发展进行了展望。     

掺硅a-C∶H材料光学性质的分子动力学模拟

利用分子动力学方法,对掺Si的非晶碳氢材料的结合键、C-sp3含量、电子结构、光学性能等物理性质进行了理论模拟研究。研究结果表明,在Si掺杂量小于8%时,随Si掺杂量的增加,Csp3含量,C-Si键数量均呈现增大的趋势,而C-C键数量则有所降低。在光学特性上,在波长为400~800nm范围内,其透过率在Si掺杂量为1.5%时达到最大值,然后,随Si掺杂量增加其透过率先减小后增大,并在掺杂量为4.5%处达到一个透过率的极小值。此外,当Si掺杂量为4.5%时,其反射率和吸收系数最大。     

钽基体上铜薄膜微观结构的分子动力学模拟

运用分子动力方法模拟了铜薄膜在钽（100）及（111）基体上沉积过程。结果表明沉积过程中铜薄膜的晶格位向取决于钽基体的晶格位向．在钽（100）面上，铜薄膜在不同的温度下分别沿（111）或（110）面生长，所形成的晶界与住错沿着薄膜的生长方向发展，薄膜表面的粗糙度与沉积温度有关，低温时表面粗糙度较大。而在钽（100）面上，铜薄膜的外延生长面为（100）面，位错沿（111）面分布，并只存在于界面附近，在铜薄膜的内部仅有少量的点缺陷，薄膜表面粗糙度较小并与沉积温度无关。     

单层石墨烯薄膜拉伸变形的分子动力学模拟

采用Tersoff势对锯齿型(Zigzag)和扶手椅型(Armchair)单层石墨烯薄膜的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,得到薄膜应力-应变演化关系,初步研究了其拉伸破坏变形机制。模拟结果表明:驰豫后的二维石墨烯薄膜并非完美的平面结构,表面不完全平整,出现类似波纹状褶皱。模拟计算得到锯齿型和扶手椅型石墨烯薄膜的杨氏模量分别为1031.36GPa和1058.42GPa,与文献报道结果一致。石墨烯薄膜在拉伸载荷作用下,薄膜边缘六角元胞首先转变为五角元胞形成缺陷,随着应变增大缺陷增多,碳-碳键逐渐断裂,最终导致薄膜破坏。     

HfO2薄膜的反应离子刻蚀特性研究

研究了HfO2薄膜在CHF3/Ar和SF6/Ar等气体中的反应离子刻蚀机理.结果表明刻蚀气体的组分和射频偏压对刻蚀速率有较大影响,而气体流量影响不大.CHF3和SF6与HfO2的反应产物具有较好的挥发性,Ar的引入不仅可以打破分子之间的键合促进刻蚀产物的形成,而且通过轰击加快产物从材料表面解吸,从而提高HfO2刻蚀速率.AFM测量结果表明刻蚀降低了HfO2表面粗糙度,显示刻蚀工艺对材料的低损伤.     

F原子与Si表面相互作用的动力学研究

采用分子动力学方法模拟了F原子与Si表面相互作用,F原子入射能量分别为0.3,1,3,5,7和9 eV。在模拟过程中,F原子的沉积率与Si表面悬键密度有关,而Si原子的刻蚀率与表面晶格结构破坏程度有关,随着Si原子刻蚀率的增加,样品高度降低。在不同能量F原子作用下,样品Si表面形成Si-F反应层。Si-F反应层的厚度随入射能量的增加而增加,其组成成分对产物有至关重要的影响。     

MoS2基板上外延生长C60薄膜的分子动力学模拟

外延生长异质薄膜通常要求材料之间晶格匹配 ,然而利用范德瓦尔斯作用外延生长时 ,晶格匹配要求显著降低。实验上已经得出了在MoS2 基板上外延生长C60 薄膜的结果 ,本文用分子动力学计算机模拟方法对MoS2 基板上外延生长C60 薄膜进行了研究 ,证实范德瓦尔斯外延可以克服较大的晶格失配问题。     

Molecular Dynamics Simulation of Gas Diffusion in B2O3 and SiC

Molecular dynamics simulation using a universal force field has been employed to determine the diffusion coefficients of O2 and Na2SO4 vapor into B2O3 and SiC from 700 K to 1273 K, respectively. Einstein diffusion was observed in a 250～300 ps simulation.     

空位缺陷对单晶硅薄膜热导率影响的分子动力学模拟研究

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法及Tersoff势能函数模拟了微尺度下空位结构缺陷对单晶硅薄膜热导率的影响。结果表明,硅薄膜的热导率随空位浓度的增加而明显减小。当温度为300~700K时,随着温度的升高,空位浓度对热导率的影响以及同一空位浓度下温度对热导率的影响都逐渐减弱。     

金属钛拉伸的分子动力学研究

本文利用分子动力学的研究方法,采用了钛的嵌入式原子势,建立了沿[0001]晶向和[0110]方向拉伸模型,结果表明:两种方向的拉伸均包含弹性变形阶段、屈服阶段、颈缩阶段、断裂阶段.沿[0001]方向拉伸时,滑移系少,取向偏离软取向.变形时屈服强度为3.55GPa,屈服应变为0.063,断裂时的应变达到0.55.沿[01...     

Molecular Dynamics Simulation for Ultrafine Machining

This article surveys the advances of molecular dynamics (MD) simulation in the research of ultrafine machining and related technologies. Modeling methods, including interatomic potentials and boundary conditions, are addressed. Algorithm strategies for MD simulations are discussed. By applying simulations with Tersoff potential, a case study of the material removal mechanism of the polishing based on coupling vibrations of liquid (PCVL) is presented.     

饱和液态制冷剂氨的热物理性质的分子动力学模拟

运用分子动力学方法模拟了制冷剂氨的饱和液态热物理性质。采用典型的site-site势能模型模拟了制冷剂氨的饱和液态密度和比焓,将模拟结果与美国国家标准研究所(NIST)数据库的值进行了对比,最大相对偏差分别在1.5%(密度)以内和3.2%(比焓)以内。对比结果表明:采用合理的势能模型和参数,运用该模拟方法预测单一组分工质的热物理性质是可行的。