原子层沉积的蒙特卡洛模拟及其空间位阻效应的研究

发布时间：2024-03-22 03:04

　　原子层沉积(ALD)的饱和沉积特性使得该技术被广泛应用于对材料厚度和纯度要求极高的电子行业,进而引起人们的广泛关注。材料生长机制是材料科学研究的重要内容,对ALD过程进行计算机仿真,能够帮助人们深入了解实验手段无法获得的沉积机理,进而对改进和优化薄膜生长工艺,提高薄膜质量和性质具有极为重要的意义。为了研究难以通过实验方法了解的ALD纳米薄膜沉积的形貌演化过程,本文引入了一个以随机沉积和扩散限制聚集为基础的蒙特卡罗模型。通过采用较为新颖的切入点,模拟纳米级沉积单元的聚合,成功观察到了薄膜形态的瞬时演变过程及其相应的参数。尽管模拟过程中简化了ALD过程涉及的一些化学细节,模拟结果仍然能够定性地描述前驱体分子较大的ALD实验,并且获得了生长速率与空间位阻之间的强烈依赖性。此外,完全基于建模准确预测并分析了ALD稳定生长阶段之前众所周知的生长延迟行为。通过这项工作,描述了空间位阻对ALD生长初期阶段的巨大影响。本文针对原子层沉积的计算机仿真进行了系统性研究,研究内容可以概括为以下几个方面:(1)在对现有模型归纳总结的基础上,结合ALD独特的饱和沉积特性,抽象并建立了针对于ALD无定形薄膜的沉积...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 原子层沉积技术概述
        1.2.1 ALD技术的发展
        1.2.2 ALD过程及其工艺特点
        1.2.3 ALD的应用
    1.3 计算机模拟概述
第二章 原子层沉积的计算机仿真
    2.1 引言
    2.2 薄膜生长理论及模拟方法
        2.2.1 薄膜的生长过程
        2.2.2 薄膜的生长模式
        2.2.3 薄膜生长模拟的方法
    2.3 ALD薄膜生长模型的分析
        2.3.1 生长模型概述
        2.3.2 基于反应动力学的模型
        2.3.3 基于表面热力学及动力学的模型
    2.4 小结
第三章 原子层沉积过程的三维形貌演化
    3.1 引言
    3.2 模型的建立与实现
        3.2.1 基本模型的建立
        3.2.2 饱和事件的建模
        3.2.3 表面弛豫行为的建模
    3.3 计算细节
        3.3.1 计算量的定义
        3.3.2 原子层沉积生长阶段的界定
        3.3.3 饱和沉积的实现
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 薄膜GPC分析
        3.4.2 薄膜形貌分析
    3.5 小结
第四章 原子层沉积生长的研究
    4.1 引言
    4.2 其他因素对于ALD生长的影响
        4.2.1 脉冲时间对于ALD生长的影响
        4.2.2 扩散速率对于ALD初期的影响
    4.3 空间位阻对于ALD初期的影响
        4.3.1 空间位阻对形貌的影响
        4.3.2 空间位阻对生长率的影响
        4.3.3 空间位阻对临界循环数Nc的影响
    4.4 小结
第五章 总结与展望
    5.1 主要结论与创新点
    5.2 展望
参考文献
附录Ⅰ 致谢
附录Ⅱ 攻读硕士期间研究成果



本文编号：3934536