半导体硅重构表面及其相变动力学的研究进展(2)
2013-09-18 01:27
导读：图1的右上角插图给出了我们模拟的7×7到“1×1”相变过程中一个时间点的主相场变量的形貌图.深灰色部分=1,对应LEEM实验中的7×7岛形貌;浅灰色部分=-1,相应
图1的右上角插图给出了我们模拟的7×7到“1×1”相变过程中一个时间点的主相场变量的形貌图.深灰色部分=1,对应LEEM实验中的7×7岛形貌;浅灰色部分=-1,相应地表示LEEM实验中的“1×1”相.它给出了与LEEM实验一致的7×7岛形貌,更多的时间点的形貌见[9].图1主图给出了我们的岛面积模拟结果与实验数据
[5]的比较.黑色的实心圆圈是实验数据;图中的5条直线是我们的模拟结果.我们模拟中的7×7岛的初始面积与实验中的不尽相同,但我们发现7×7岛的初始面积与其衰减速率存在很好的线性关系,所以我们将模拟中不同尺寸的7×7岛的初始面积与模拟得到的相应的衰减速率作线性拟合,然后根据实验中的7×7岛的初始面积通过插值得到图中每个实线的斜率;图中5个不同尺寸的7×7岛的初始面积从大到小为0.0976,0.0737,0.0475,0.0216和0.0090μm
2,而相应的面积衰减速率为6.4,5.2,3.9,2.6和2.0×10-4μm
2/s.7×7岛的面积衰减速率随着初始面积的增加而近似线性地增大.从图中可以看见,我们的模拟结果与实验数据符合得很好
[10].
上述针对Si(111) (7×7)-(1×1)表面相变的双速相场模型,是基于7×7和“1×1”两个表面相的具体原子结构,以及我们从大量的相变动力学实验结果做系统分析得出的重要结论:在相变过程中,7×7关键结构变化较快,随后的层错消解过程则要慢得多.在我们的工作中,相变过程中涉及的关键物理内容是通过相场方法来实现的,这个方法的优点是我们不需具体考虑原子间过程,而只需着眼于更大尺度上的关键物理量的平均效果;具体模拟计算是采用自适应网格技术来进行的,它使得我们能模拟更大的空间和时间范围.我们的模拟结果对LEEM实验结果
[5]给出了满意的解释,对Si(111) (7×7)-(1×1)表面相变中的动态相结构演化给出了一个简单明了的图像.Si(111) (7×7)-(1×1)相变是表面相变中最重要､最典型的,也是研究得最充分的相变,上述关于它的研究工作充分说明,这种相场方法对于表面相变研究是一个可靠的途径;表面相变过程中的大范围动态相结构演化过程,可以通过相关实验与类似的相场模拟相结合的方式得到满意的图像.
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文献
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