بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ما مکانیزم رشد لایه نازک روش باریکه مولکولی خالص - MBE - را بر اساس مدل داس سرما و تامبورنی مطالعه کردیم. پهنای سطح و تابع همبستگی ارتفاع- ارتفاع به منظور دست یابی به رفتار مقیاسی دینامیکی این مدل محاسبه گردید. نتایج ما نشان می دهد که دو رژیم متفاوت برای تحول زمانی پهنای فصل مشترک وجود دارد. این دو رژیم مشخص به رفتار های خطی و غیر خطی مدل MBE مرتبط می شود.
مقدمه
امروزه مطالعه و بررسی رشد لایه های نازک به دلیل اهمیتی که در پیشرفت فنّاوری دارند یکی از مسائل مهم برای فیزیکدانان تجربی و نظری محسوب می شود. برای درک بهتر از پیچیدگی فرآیند رشد لایه های نازک می توان از رویکرد فیزیک آماری بهره گرفت.[1,2] لایه های نازک به دلیل دو ویژگی مهم که شامل ضخامت زیرمیکرونی و بزرگی فوق العاده نسبت سطح به حجم آنها است، در فناوری های نوین اهمیت فراوانی دارند. .[3]
روش لایه نشانی باریکه مولکولی - MBE - 1 یکی از مهمترین روش لایه نشانی است که در خلاء بالا رخ می دهد. ویژگی مهم این روش نرخ لایه نشانی - کمتر از 3000 نانومتر در ساعت - است که سبب رشد لایه های نازک با بالاترین درجه خلوص می شود.[4,5] تاکنون مدل های شبیه سازی مختلفی برای این روش رشد ارائه شده است که یکی از مهم ترین آنها مدل ارائه شده توسط داس سرما و تامبورنیDT [1,6]2 می باشد.
در این مدل شبیه سازی، همانطور که در شکل 1 - الف - دیده می شود یک موقعیت تصادفی بر روی سطح جهت رشد انتخاب می شود و یک اتم یا مولکول بر روی سطح قرار داده می شود چنانچه اتم مورد نظر فقط یک پیوند با اتم زیرین داشته باشد و همچنین در صورت امکان داشتن پیوند بیشتر در سایت های مجاور، می تواند بر روی سطح به سایت های مجاور پخش شود. فرآیند رشد به این صورت است که در ابتدا سطح کاملاً یکنواخت است و با گذشت زمان و نشست اتم ها بر روی سطح، از حالت یکنواختی خارج شده و سطح ناهمواری به وجود می آید.
شکل 1 - ب - مورفولوژی سطح تولید شده توسط این مدل را پس از تعداد تک لایه های مختلف نشان می دهد. در دو دهه اخیر مطالعه گسترده ای بر روی این مدل انجام شده است در تازه ترین مقاله ژی-پنگ و همکارانش [7] این مدل را شبیه سازی کرده اند و با روش تکنیک حذف نویز تلاش کرده اند حد ترمودینامیک این مدل را به دست آورند.
روش تقریبی حذف نویز فقط قادر است یک جواب تقریبی برای زمان های طولانی به دست آورند همچنین گاهی نتایج این تقریب از واقعیت به دور است. در این مقاله ما قصد داریم با شبیه سازی این مدل در مقیاس بزرگ و بدون اعمال روش های تقریبی، رژیم های مختلف حاکم بر فرآیند رشد را به دست آوریم برای این منظور شبیه سازی های در سیستم های با اندازه بزرگتر و در زمان رشد طولانی تر - تا 108 تک لایه - انجام گرفته است.
