本文關(guān)鍵詞：金屬薄膜在石墨烯層的生長(zhǎng)系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著納米技術(shù)的發(fā)展,人造納米材料的產(chǎn)品在我們的日常生活中隨處可見(jiàn),但是這也不能滿足人們與日俱增的需求,而具有良好性能的石墨烯受到人們的廣泛關(guān)注,從而給納米材料領(lǐng)域注入了新的血液。目前,以石墨烯作為襯底來(lái)制備異質(zhì)薄膜,尤其是貴金屬與石墨烯的薄膜混合體,利用石墨烯的特性來(lái)增強(qiáng)或改善貴金屬的性能,使其滿足人們特殊的需求。薄膜制備技術(shù)的發(fā)展促使薄膜工藝的控制要求不斷提高,由于研究微觀的原子動(dòng)力學(xué)過(guò)程是制備高質(zhì)量薄膜的關(guān)鍵,粒子的生長(zhǎng)尺寸及排列疏密程度直接決定著薄膜性能的優(yōu)劣,所以,利用計(jì)算機(jī)模擬微觀粒子過(guò)程,探討石墨烯基底上貴金屬薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理是十分重要的。本文研究了Au原子在單層石墨烯上的微觀生長(zhǎng)模型。通過(guò)MATLAB工具建立符合周期性邊界條件的二維襯底模型,將粒子生長(zhǎng)的沉積-擴(kuò)散-聚集(DDA)理論引入該模型中,利用基于過(guò)渡態(tài)理論(TST理論)的動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛(KMC)直接法對(duì)成膜過(guò)程進(jìn)行模擬,提出了不同粒子間的能量計(jì)算方法,優(yōu)化了控制算法,建立了金膜在單層石墨烯上的二維生長(zhǎng)形貌演化直觀圖。統(tǒng)計(jì)分析原子島的特征參數(shù),建立晶粒生長(zhǎng)與控制條件的對(duì)應(yīng)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了晶粒生長(zhǎng)與二維表面形貌的演化趨勢(shì)。本文通過(guò)模擬Au成膜的表面演化過(guò)程,討論了粒子的吸附、擴(kuò)散、成核、脫附過(guò)程,解釋了原子數(shù)、生長(zhǎng)時(shí)間、溶液濃度對(duì)應(yīng)的沉積速率、過(guò)渡態(tài)勢(shì)壘、以及不同解吸幾率對(duì)成膜的影響,結(jié)果表明溶液濃度是Au成膜的外部控制條件之一�？刂坪迷搮�(shù)就可以控制原子團(tuán)簇在襯底上的生長(zhǎng)趨勢(shì),濃度較低時(shí),團(tuán)簇尺寸較小且分布均勻,有足夠的時(shí)間和空間發(fā)生弛豫現(xiàn)象;當(dāng)濃度較大時(shí),沉積的粒子沒(méi)有足夠的時(shí)間和空間去尋找它的亞穩(wěn)定位置,易導(dǎo)致分形生長(zhǎng)。單獨(dú)考慮了脫附概率對(duì)系統(tǒng)組態(tài)的影響,得出,在模擬過(guò)程中,適當(dāng)降低脫附速率對(duì)成膜的質(zhì)量有很大的提高作用。其他參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)也有影響,只要控制好外部條件,就可以制備出缺陷少、性能高、面積大的高質(zhì)量混合膜�？傊�,本文所建的二維模型能定性的解釋襯底上形貌的演化過(guò)程,簡(jiǎn)化了薄膜制備的工藝過(guò)程,對(duì)其他材料的晶粒生長(zhǎng)具有一定的指導(dǎo)作用。但是,由于模擬過(guò)程中假定事件執(zhí)行過(guò)程的時(shí)間等于下一個(gè)原子到達(dá)的時(shí)間,所以,要想得到該工藝制備薄膜生長(zhǎng)演化機(jī)理的準(zhǔn)確解釋,還需進(jìn)一步改進(jìn)模型。
【關(guān)鍵詞】：薄膜生長(zhǎng) 動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛直接法 DDA 微觀粒子過(guò)程
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 選題背景與意義8-9
• 1.2 薄膜生長(zhǎng)的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文研究的內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)11-13
• 第2章 薄膜工藝的理論基礎(chǔ)及計(jì)算方法13-28
• 2.1 薄膜工藝概述13-16
• 2.1.1 單晶石墨烯的制備13-15
• 2.1.2 石墨烯/Au（111）制備工藝15-16
• 2.2 薄膜的形核與生長(zhǎng)理論16-20
• 2.2.1 亞單層薄膜生長(zhǎng)機(jī)理16-19
• 2.2.2 多層薄膜生長(zhǎng)機(jī)理19-20
• 2.3 計(jì)算機(jī)模擬的基礎(chǔ)理論與方法20-28
• 2.3.1 密度泛函理論21
• 2.3.2 過(guò)渡態(tài)理論21-22
• 2.3.3 分子動(dòng)力學(xué)（MD）方法22-23
• 2.3.4 蒙特卡洛方法23-24
• 2.3.5 動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛方法24-26
• 2.3.6 粒子間的作用勢(shì)26-28
• 第3章 Au膜生長(zhǎng)的模型設(shè)計(jì)28-39
• 3.1 建模的基本思路28-31
• 3.2 模型的建立31-35
• 3.2.1 襯底的建立31-33
• 3.2.2 Au-C與Au-Au相互作用的計(jì)算33
• 3.2.3 事件過(guò)程的計(jì)算33-35
• 3.3 KMC算法的實(shí)現(xiàn)35-39
• 3.3.1 KMC直接法描述35-36
• 3.3.2 KMC程序設(shè)計(jì)36-39
• 第4章 Au薄膜生長(zhǎng)表面形貌的模擬結(jié)果分析39-49
• 4.1 系統(tǒng)參數(shù)對(duì)薄膜生長(zhǎng)表面形貌的影響39-43
• 4.2 溶液濃度對(duì)薄膜生長(zhǎng)表面形貌的影響43-45
• 4.3 解吸幾率對(duì)晶粒尺寸的影響45-47
• 4.4 能量參數(shù)γ對(duì)生長(zhǎng)系統(tǒng)的影響47-48
• 4.5 結(jié)論48-49
• 第5章 總結(jié)與展望49-51
• 5.1 工作總結(jié)49
• 5.2 展望49-51
• 參考文獻(xiàn)51-56
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文56-57
• 致謝57

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本文編號(hào)：524405