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第六章 薄膜生长的成核长大热力学. r c. r. Total free energy change ΔG for an embryo of the solid phase, as a function of the embryo radius R, for two values of ΔG v . ( 过饱和度 S 1 >S 2 ). Gibbs-Curie-Wulff 公式:. V+C 两相. Gibbs-Curie-Wulff 公式. 多面体核:. 面心立方晶体的平衡外形为截角八面体,则成核功. 最近邻近似. a. a i. a s. r.
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第六章 薄膜生长的成核长大热力学 rc r
Total free energy change ΔG for an embryo of the solid phase, as a function of the embryo radius R, for two values of ΔGv. (过饱和度S1>S2)
Gibbs-Curie-Wulff公式: V+C两相
多面体核: 面心立方晶体的平衡外形为截角八面体,则成核功 最近邻近似
a ai as r
温度和沉积速率的影响: 一般情况下 讨论:T,R
衬底缺陷上成核:增原子与缺陷的结合能常常大于增原子和完整表面的结合能,因此晶核会首先在缺陷处形成。衬底缺陷上成核:增原子与缺陷的结合能常常大于增原子和完整表面的结合能,因此晶核会首先在缺陷处形成。 a 多晶衬底的三叉晶界可近似成三角锥 as q ai j 成核功:
m m n 非均匀成核: 简单立方:
讨论:1、粗略近似下,成核理论的原子模型与热力学模型的结论相仿。讨论:1、粗略近似下,成核理论的原子模型与热力学模型的结论相仿。 2、精确考虑时(量子力学计算),自由能与核尺寸的关系分段,可能有多个最小值(magic number)。 Shangjr Gwo,Phys. Rev. Lett. 90, 185506 (2003)
薄膜生长的三种模式: 同质外延时的单层核与双层核: 简单立方 直线 共7个AA键 4原子 正方形 共8个AA键 单层 共18个AA键 8原子 双层 共16个AA键
异质外延时的单层核与双层核: 简单立方
岛状生长 逐层 +岛状 逐层生长 Frank-van der Merwe Volmer-Weber Stranski-Krastanov 异质外延生长S-K模式最为普遍
层状生长与岛状生长模式的转变 r 在转变过程中的吉布斯自由能变化: h “Materials science of thin films” P382
Stability regions of the three film growth modes in coordinates of surface energy difference between film and substrate and lattice misfit.