本项目应用分子动力学与分析型嵌入原子模型,对吸附原子和团簇在FCC、BCC与HCP表面的扩散动力学行为进行了详细研究。对团簇在FCC结构的Cu与Pt(111)面的原子模拟表明,由七个原子组成的密排结构团簇扩散激活能最高,由此推出的团簇扩散特征温度最大,因此其适合作为薄膜生长的种子。研究还发现由于Cu与Pt表面特性的差异,密排团簇在其金属表面的扩散前因子与激活能相差很大。对团簇在BCC表面的扩散研究发现,扩散激活能随团簇尺度的增加而呈现出振荡变化的趋势。而对吸附原子与空位在HCP结构的金属表面扩散研究发现,空位扩散很难进行,因此对薄膜生长起主导作用的是吸附原子的扩散。对吸附原子在{111}取向台阶面的扩散研究发现,随着台阶宽度的增加,扩散附加势垒减少,并收敛到一个固定值。另外,我们还研究了吸附原子在纳米粒子表面的扩散行为与纳米粒子尺度的关系,结果表明,随着纳米粒子尺度的增加,吸附原子跃过台棱的附加势垒线性增加。这个结论很好地解释了实验结果,即较大尺度的纳米粒子将选择Wulff构型。本项目在PRB、JPC、EPJB等国际期刊上发表有基金号标注SCI论文14篇。
英文主题词cluster; diffusion dynamics; atomic simulation; thin film growth; molecular dynamics