文档介绍：浙江大学理学院
博士学位论文
液相基底表面金属薄膜的形成机理和表面粗糙机制的AFM研究
姓名:房正浓
申请学位级别:博士
专业:凝聚态物理
指导教师:叶高翔
20090510
摘要颗粒组成;原子颗粒的最概然直径‰具有量级;在一定的沉积速率下,铝原子颗粒的西孀興的增加而没有明显变化,而镍原子颗粒的‰随着新的沉积原子而引起的尺寸变化与核增加而引起的‰的变化相平衡,结果原子颗粒的‰随着黾佣挥忻飨员浠我们利用源硬涣搅穆梁湍∧は低辰辛私徊降难芯俊的数密度沉积速率。在沉积过程中,随着黾樱裟酆说氖芏仍黾咏峡欤使得每个原子颗粒可以捕捉到的平均沉积原子数目减少,原子颗粒的函孀興增加而减小;若凝聚核的数密度增加与沉积速率同步,使得每个原子颗粒因捕捉砑牟饬抗δ埽饬苛肆街直∧ぴ诓煌搴穸认碌谋砻娣骄植诙鸵晃β势灯酌芏。分析K鎑变化的规律,发现舢许多研究结果表明,薄膜的生长机理、表面形貌和微观结构主要依赖于制备方法与基底特性。自从二十世纪九十年代发现液体表面可用作薄膜生长的基底以来,人们已经对沉积在液相基底表面一些金属薄膜的成膜机理、微观结构和物理特性等进行了系统地研究。本论文采用热蒸发沉积方法在硅油基底表面成功制备了超薄铝和镍金属薄膜系统,利用原子力显微镜芯苛怂堑某赡す獭⑽观结构以及在纳米尺度范围内的表面动力学标度行为和表面粗糙机理。实验发现:与其它金属薄膜的情况基本类似,沉积在硅油表面的金属铝和镍薄膜的成膜机理均近似符合二阶段生长模型,即沉积原子先凝聚成尺寸为一定大小的准圆形原子团簇,然后经过无规扩散和转动,逐渐形成分枝状凝聚体。随着名义膜厚脑黾樱种ψ茨厶宀欢仙ず拖嗷チ樱詈笱荼涑芍旅艿牧∧ぁ研究表明:铝和镍原子团簇和分形凝聚体均由尺寸为更小的呈现高斯分布的原子增加而减小。研究表明:在沉积过程中,原子颗粒的尺寸变化主要依赖于凝聚核对和薄膜系统的动力学标度行为和表面粗糙机理进行了研究。运用薄膜的生长指数∥.±琋∧ぁ.。分析不同∧ぱ的⑾諥∧さ拇植谥甘蛩孀興的增加从口≥浠琋∧浙江大学博士学位论文凝聚态物理
⑾諥∧さ谋砻娑ρП甓刃形符合瓺—方程预测的结果。薄膜系统的表面粗糙机制为:当膜非常薄时,表面扩散占主导地位,非线性粗糙基本不起作用;而随着薄膜厚度的增加,表面扩散作用与非线性粗糙作用会达到平衡。而薄膜系统,在我们研究的厚度范围内则有动力学多标度行为现象。薄膜系统的生长指数和粗糙指数表明,在其形成过程中的动力学标度行为符合力毯蚔方程共同作用的结果。在薄膜的生长过程中,表面扩散、非线性粗糙和白噪声粗糙起着共同的作用。本文各章节内容安排如下:第一章:综述了固相基底表面薄膜的成膜机理、计算机模拟模型和表面粗糙机理的研究现状,并进一步介绍了液相基底表面金属薄膜的成膜机理、微观结构和物理特性等方面的研究。第二章:研究了液相基底表面铝薄膜的形成过程和微观结构。铝原子分形凝聚体由尺寸更小的原子颗粒组成。铝原子颗粒的最概然直径随名义厚度基本不第三章:研究了液相基底表面镍薄膜的形成过程和微观结构。镍原子分形凝聚体中原子颗粒的最概然直径随名义厚度的增大而迅速减小。第四章:研究了铝和镍薄膜的表面动力学标度行为规律,分析了与之对应的表面粗糙机理,并揭示了与生长过程对应的生长机理。浙江大学博士学位论文凝聚态物理亦一
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致谢本研究及学位论文是在我的导师叶高翔教授的亲切关怀和悉心指导下完成。从课题的选择到研究的最终完成,叶老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。衷心感谢导师叶高翔教授四年来对作者的悉心指导和关怀。导师渊博的知识,严谨、求实、创新的治学态度,活跃的思维和敏锐的洞察力给了我很大启发,而且必将影响我一生的科研和工作。更重要的是,叶教授的言传身教,让我懂得了为人的道理和怎样正确面对人生路上的挫折和失败。在此,谨向导师致以最深的谢意。感谢夏阿根教授、杨波副教授,陶向明副教授和金进生副教授,正是他们在作者攻读博士期间给予科研上的指导和生活上的大力支持和帮助,才使得本人可以顺利完成学业。感谢谢建平、张初航、张晓飞、吕能、葛昀洲、潘启发、陈苗根、冯元新、方轶君、章盛林和瓵等师兄师姐们的合作与有益讨论。最后,感谢我的家人对我学业的支持和帮助。谢谢你们房正浓二零零九年四月于浙江大学浙江大学博士学位论文凝聚态物理
第一章绪论§薄膜生长及理论模型的物理特性,所以人们对此类薄膜进行了深入的研究,在实验和理论上均己相当随着固态高科技产业的迅速发展,薄膜科学和技术也愈来愈受到重视