在原子尺度研究金属薄膜表面的生长过程,对改善薄膜和低维结构的制造工艺具有重要意义。项目采用分子动力学和第一性原理等研究方法,先后开展了金属Ti在金刚石表面、Pb薄膜生长的稳定性和量子尺寸效应、外延生长过程岛的形状的形成机制、合金薄膜的量子生长与生长模式的调控等研究,达到了项目预期的目的。给出了体Ti在金刚石表面生长的扩散过程,提出了一个新的扩散机制;给出了Pb薄膜生长模式受厚度调节的规律,分析了不同衬底对薄膜生长规律的影响;在对Bi、Ga等杂质元素对Pb合金薄膜的生长模式的调制研究方面,发现Bi和Ga两种元素表现出对Pb薄膜的生长起到完全不同的调制行为。较低的掺杂情况下,都对薄膜生长,薄膜的力学、光学、电学、化学反应等特性存在明显的调制,并形成一些新奇的特性。在研究Al在Al(111)表面外延生长时,研究发现在薄膜的过程中,原子表现出有向上扩散的特征,在原子形成一些小原子岛后,沉积的原子不断地向上扩散,导致原子岛的不断变大。最终在衬底上形成一个规则的原子小山。我们研究还发现,当原子形成一些原子团簇时,它们同样可以这样向上扩散。研究结果对相关实验研究有重要的指导意义。
英文主题词Thin films; Atomic diffusion; Alloy; First-principles; Moleculer Dynamics