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在TiSiN薄膜高硬度机理的研究过程中,我们首先使用第一原理软件包对不同情况下粒子跃迁的激活能进行计算,然后把计算得到的数据作为计算势能,代入到动力学蒙特卡洛模拟程序中,实现薄膜沉积仿真模拟。本文编写KMC仿真程序使用C#语言,该语言简洁,可以实现图像同步,仿真结果更为直观。仿真的目的是为实验选取合适沉积参数包括沉积率、温度以及薄膜生长过程中各种粒子迁移活动的情况和薄膜生长构型的变化。 以现有的实验设备条件暂时无法实现观测微观粒子迁移活动,因此采用计算机模拟就是目前比较行之有效的办法。KMC是一个概率统计方法,在获知一些基本事件规律后,通过大量随机试验可以得到宏观结果,这个结果通常就是我们设定参数的解。 我们在KMC仿真前,建立了一个三种粒子在不同情况下迁移的势能库,采用AB组合的方法选择势能库中的势。这样就把第一原理计算的成果和KMC相结合起来。仿真初始,先建立一定厚度的TiN晶格基底,在基底表面建立一个2*2的小岛,设定不同的温度、沉积率等条件,随机在岛周围下落不同的粒子,得到了相应的仿真结果如下: (1)随着温度的升高,岛形貌由随机形貌变为菱形结构。温度大于700K,岛的生长择优选取,二维生长方向趋于<110>生长。 (2)沉积率越低,沉积薄膜的致密度越高,在0.05fm为最佳成膜沉积率。 (3)温度大于1200K,薄膜被高温破坏,熵变大。岛尺寸在800K温度时尺寸最大,此时沉积表面单粒子迁移和双粒子迁移事件都能发生,岛形貌和致密度也较高。