脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒过程中稳定晶核大小研究

发布时间：2020-03-05 15:34

【摘要】：采用蒙特卡罗方法,模拟了脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒的动力学过程.在模拟中采用了成核长大模型,对室温下的硅晶粒成核过程中稳定晶核所含硅原子数目进行了研究.经过大量的计算以及与实验数据的比较,发现当稳定晶核所含硅原子数目为6时,计算得出的纳米硅晶粒平均尺寸分布规律与实验数据符合较好.
【图文】：

了研究纳米Ｓｉ晶粒成核过程，在模拟过程中对稳定硅晶核所含的硅原子数目ｎ进行了多种假设，ｎ在２～１０取值分别进行计算，计算得出在烧蚀点下方２ｃｍ处平行于羽辉轴的水平方向上纳米硅晶粒尺寸分布情况．经过大量计算以及与实验比较，发现当稳定晶核所含硅原子数目为６时，理论计算结果与实验符合的较好．由于篇幅限制，这里给出ｎ为２和６时２种典型情况下的计算结果，如图２ｂ和图２ｃ所示．ａ．实验数据；ｂ、ｃ．模拟计算出的纳米硅晶粒平均尺寸大小，分别对应稳定晶核所含硅原子数目为２和６．图２纳米硅晶粒平均尺寸分布Ｆｉｇ．２Ａｖｅｒａｇｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｉｌｉｃｏｎｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ由图２可见，当稳定晶核所含硅原子数目为６时，计算结果与实验数据符合较好．纳米硅晶粒的平均尺寸随着到靶的距离的增加不断增大，在２．０ｃｍ处达到最大，随后随着距离的增加晶粒平均尺寸开始逐渐减小．而且，压强对晶粒的平均尺寸有明显影响，压强增加，晶粒的平均尺寸增加，５０Ｐａ时晶粒的平均尺寸达到最大，，之后压强增加晶粒的平均尺寸开始减小，但是晶粒平均尺寸的最大值都出现在２．０ｃｍ处．计算中用硅晶粒所含硅原子数来表示硅晶粒的大小，而实验中测量的硅晶粒尺寸单位是ｎｍ，两者之间是非线性关系，这是造成理论计算结果与实验数据之间差异的重要原因．５７５


本文编号：2585039