رشد سطوح، زبری نانوساختار، لایه نازک، باریکه مولکولی، طول همبستگی

فهرست مطالب

عنوان                                                                            صفحه

مقدمه. ..1

فصل اول: مفاهیم لایه نازک و رشد سطح 2

1-1 مفاهیم لایه نازک 2

1- 2 تاریخچه لایه نازک 3

1-3  خواص لایه نازک 4

1-3-1 خواص مکانیکی 5

1-3-2 خواص الکتریکی 6

1-3-3 خواص مغناطیسی 8

1-3-4 خواص نوری 10

1-3-5 خواص شیمیایی 11

1-3-6 خواص حرارتی 11

1- 4 اهمیت و کاربرد لایه نازک 11

1-5 روشهای ساخت لایه نازک 12

1-5-1 روشهای فیزیکی 13

1-5-1-1 روشهای تبخیری 14

1-5-1-1-1  لایه نشانی به روش MBE 15

1-5-1-2 کندوپاش 19

1-5-2روشهای شیمیایی 22

1-5-2-1 انباشت شیمیایی بخار (CVD) 22

1-5-2-2 آبکاری الکتریکی 24

1-5-2-3  سل- ژل 24

فصل دوم: مفاهیم رشد و بررسی مدل های پیوسته و گسسته 26

2-1 مدل لایه نشانی تصادفی 26

2-2 مدل لایه نشانی بالستیک 27

رشد سطوح، زبری نانوساختار، لایه نازک، باریکه مولکولی، طول همبستگی

فهرست مطالب

عنوان                                                                            صفحه

مقدمه. ..1

فصل اول: مفاهیم لایه نازک و رشد سطح 2

1-1 مفاهیم لایه نازک 2

1- 2 تاریخچه لایه نازک 3

1-3  خواص لایه نازک 4

1-3-1 خواص مکانیکی 5

1-3-2 خواص الکتریکی 6

1-3-3 خواص مغناطیسی 8

1-3-4 خواص نوری 10

1-3-5 خواص شیمیایی 11

1-3-6 خواص حرارتی 11

1- 4 اهمیت و کاربرد لایه نازک 11

1-5 روشهای ساخت لایه نازک 12

1-5-1 روشهای فیزیکی 13

1-5-1-1 روشهای تبخیری 14

1-5-1-1-1  لایه نشانی به روش MBE 15

1-5-1-2 کندوپاش 19

1-5-2روشهای شیمیایی 22

1-5-2-1 انباشت شیمیایی بخار (CVD) 22

1-5-2-2 آبکاری الکتریکی 24

1-5-2-3  سل- ژل 24

فصل دوم: مفاهیم رشد و بررسی مدل های پیوسته و گسسته 26

2-1 مدل لایه نشانی تصادفی 26

2-2 مدل لایه نشانی بالستیک 27

2-3 مدل لایه نشانی تصادفی همراه با نرم سازی 28

2-4 همبستگی در طول فرآیند رشد 29

2-5تعاریف متداول در رشد سطح 30

2-5-1 ناهمواری 30

2-5-2 رابطه مقیاس 33

2 – 6  فرکتال 34

2-6-1 تاریخچه و معرفی فرکتال 34

2-6-2 انواع فرکتال 36

2-6-2-1 فرکتال همسانگرد 36

2-6-2-2 فرکتال ناهمسانگرد 39

2- 7  معادله ضمنی رشد 40

2- 8  اصول تشابه 41

2-9  معادله کلی رشد 43

2-9-1 معادله RD 44

2-9-2 معادله ادوارد-ویلکینسون 44

2-9-2-1 حل معادله ادوارد-ویلکینسون 46

2-9-3 معادله کاردر-پاریزی و ژنگ 49

2-10 فرآیند های دخیل در رشد تجربی سطح 51

2-10-1 نشست بر روی سطح 52

2-10-2 جذب شدگی 52

2-10-3  انتشار بر روی سطح 52

2-11 تئوری مدل MBE 53

2-11-1 تئوری خطی مدل MBE 53

2-11-1-1 حل معادله رشد خطی همراه با پیشروی MBE 55

2-11-2 تئوری غیر خطی مدل MBE 56

فصل سوم: شبیه سازی مدل های مختلف رشد سطح 59

3- 1 الگوریتم لایه نشانی به روش RD 59

3-2 الگوریتم لایه نشانی به روش BD 61

3-3 الگوریتم لایه نشانی به روش RDSR 65

3-4 مدل های لایه نشانی MBE 68

3-4-1 مدل داس سرما و تامبورنی 69

3-4-1-1 الگوریتم مدل داس سرما و تامبورنی 71

3-4-2 مدل جدید ارائه شده 73

3-4-2-1 الگوریتم مدل جدید 74

3-4-2-2 بررسی تغییرات نرخ نشست ذرات بر روی سطح 76

3-4-2-3 بررسی تغییرات دما 78

نتیجه گیری و جمع بندی 79

منابع و مأخذ 81

فهرست شکل ها

عنوان                                           صفحه

شکل 1-1: نمای شماتیک یک لایه نازک 3

شکل 1-2 :  نمودار تعیین میزان انرژی تبادلی 9

شکل 1-3 : نمودار روش های ساخت لایه نازک 13

شکل1-4 : نمای شماتیک از دستگاه MBE در زوایای مختلف 18

شکل 1-5: طرح واره سیستم کندوپاش 22

شکل2-1: تصویرشماتیک مدل لایه نشانی تصادفی 26

شکل 2-2 : تصویر شماتیک مدل لایه نشانی به روش بالستیک 27

شکل 2-3 : تصویر شماتیک مدل لایه نشانی تصادفی همراه با نرم سازی 29

شکل 2-4 : نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در مدل لایه نشانی بالستیک برای 200L= 31

شکل 2-5 : نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای چندین سیستم 32

شکل 2-6 : تصویری شماتیک از بازسنجی پهنای فصل مشترک نسبت به زمان (تغییرات تابع g(u)) 34

شکل 2-7 : طرح شماتیک ساخت فرکتال دانه برفی کخ 37

شکل 2-8 : مثلث های سرپینسکی 38

شکل 2-9 : تغییر مقیاس همسانگرد و ناهمسانگرد برای یک فرکتال ساده …………………………………………………..40

شکل 2-10 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشدh 46

شکل 2-11 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشد h 50

شکل 2-12 : طرح شماتیکی از فرآیند های مقدماتی بر روی سطح 51

شکل 2-13 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشد h 55

شکل 2-14 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشد h 57

شکل 3‑1 : نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RD برای یک نمونه 60

شکل 3-2: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RD برای چندین نمونه 60

شکل 3-3: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش BD……………………………………..62

شکل3-4: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش BD برای سیستم های مختلف 63

شکل 3-5: نمودار جابجایی منحنی های رسم شده به روش لایه نشانی  BD در راستای عمودی 64

شکل 3-6: نمودار انطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش BD. 65

شکل 3-7: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RDSR. ……………………………….67

شکل 3-8: نمودار انطباق منحنی های  تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RDSR 67

شکل3-9: مکانیزم نرم سازی مدل ولف و ویلیان 68

شکل 3-10:مکانیزم نرم سازی مدل داس سرما و تامبورنی 68

شکل 3-11:نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی با مدل داس سرما و تامبورنی 71

شکل 3-12: نمودار انطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در لایه نشانی با مدل داس سرما و تامبورنی.73

شکل3-13:نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک با مدل جدید ارائه شده برای سیستم های مختلف………………..75

شکل3-14: نمودارانطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی با مدل جدید ارائه شده 76

شکل3-15: نمودارانطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در لایه نشانی با مدل جدید ارائه شده به ازای تغییرات نرخ نشست ذرات ..77

شکل3-16: نمودارانطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در مقیاس لگاریتمی در لایه نشانی با مدل جدید ارائه شده به ازای تغییرات دما 78

 

مقدمه

مطالعه بر روی خواص هندسی سطوح در حال رشد یکی از مهم ترین دغدغه های فیزیک آماری غیرتعادلی محسوب می شود. این موضوع نه تنها به دلیل چالش برای فیزیکدانان نظری به منظور مدل کردن فرآیند رشد سطح، بلکه از لحاظ تجربی به منظور شکل دهی به سطوح از اهمیت ویژه ای برخوردار است. امروزه زبری سطوح  در بسیاری از فناوری های نوین مورد توجه وسیعی قرار گرفته است. زبری

 

2-3 مدل لایه نشانی تصادفی همراه با نرم سازی 28

2-4 همبستگی در طول فرآیند رشد 29

2-5تعاریف متداول در رشد سطح 30

2-5-1 ناهمواری 30

2-5-2 رابطه مقیاس 33

2 – 6  فرکتال 34

2-6-1 تاریخچه و معرفی فرکتال 34

2-6-2 انواع فرکتال 36

2-6-2-1 فرکتال همسانگرد 36

2-6-2-2 فرکتال ناهمسانگرد 39

2- 7  معادله ضمنی رشد 40

2- 8  اصول تشابه 41

2-9  معادله کلی رشد 43

2-9-1 معادله RD 44

2-9-2 معادله ادوارد-ویلکینسون 44

2-9-2-1 حل معادله ادوارد-ویلکینسون 46

2-9-3 معادله کاردر-پاریزی و ژنگ 49

2-10 فرآیند های دخیل در رشد تجربی سطح 51

2-10-1 نشست بر روی سطح 52

2-10-2 جذب شدگی 52

2-10-3  انتشار بر روی سطح 52

2-11 تئوری مدل MBE 53

2-11-1 تئوری خطی مدل MBE 53

2-11-1-1 حل معادله رشد خطی همراه با پیشروی MBE 55

2-11-2 تئوری غیر خطی مدل MBE 56

فصل سوم: شبیه سازی مدل های مختلف رشد سطح 59

3- 1 الگوریتم لایه نشانی به روش RD 59

3-2 الگوریتم لایه نشانی به روش BD 61

این مطلب را هم بخوانید :

3-3 الگوریتم لایه نشانی به روش RDSR 65

3-4 مدل های لایه نشانی MBE 68

3-4-1 مدل داس سرما و تامبورنی 69

3-4-1-1 الگوریتم مدل داس سرما و تامبورنی 71

3-4-2 مدل جدید ارائه شده 73

3-4-2-1 الگوریتم مدل جدید 74

3-4-2-2 بررسی تغییرات نرخ نشست ذرات بر روی سطح 76

3-4-2-3 بررسی تغییرات دما 78

نتیجه گیری و جمع بندی 79

منابع و مأخذ 81

فهرست شکل ها

عنوان                                           صفحه

شکل 1-1: نمای شماتیک یک لایه نازک 3

شکل 1-2 :  نمودار تعیین میزان انرژی تبادلی 9

شکل 1-3 : نمودار روش های ساخت لایه نازک 13

شکل1-4 : نمای شماتیک از دستگاه MBE در زوایای مختلف 18

شکل 1-5: طرح واره سیستم کندوپاش 22

شکل2-1: تصویرشماتیک مدل لایه نشانی تصادفی 26

شکل 2-2 : تصویر شماتیک مدل لایه نشانی به روش بالستیک 27

شکل 2-3 : تصویر شماتیک مدل لایه نشانی تصادفی همراه با نرم سازی 29

شکل 2-4 : نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در مدل لایه نشانی بالستیک برای 200L= 31

شکل 2-5 : نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای چندین سیستم 32

شکل 2-6 : تصویری شماتیک از بازسنجی پهنای فصل مشترک نسبت به زمان (تغییرات تابع g(u)) 34

شکل 2-7 : طرح شماتیک ساخت فرکتال دانه برفی کخ 37

شکل 2-8 : مثلث های سرپینسکی 38

شکل 2-9 : تغییر مقیاس همسانگرد و ناهمسانگرد برای یک فرکتال ساده …………………………………………………..40

شکل 2-10 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشدh 46

شکل 2-11 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشد h 50

شکل 2-12 : طرح شماتیکی از فرآیند های مقدماتی بر روی سطح 51

شکل 2-13 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشد h 55

شکل 2-14 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشد h 57

شکل 3‑1 : نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RD برای یک نمونه 60

شکل 3-2: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RD برای چندین نمونه 60

شکل 3-3: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش BD……………………………………..62

شکل3-4: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش BD برای سیستم های مختلف 63

شکل 3-5: نمودار جابجایی منحنی های رسم شده به روش لایه نشانی  BD در راستای عمودی 64

شکل 3-6: نمودار انطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش BD. 65

شکل 3-7: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RDSR. ……………………………….67

شکل 3-8: نمودار انطباق منحنی های  تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RDSR 67

شکل3-9: مکانیزم نرم سازی مدل ولف و ویلیان 68

شکل 3-10:مکانیزم نرم سازی مدل داس سرما و تامبورنی 68

شکل 3-11:نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی با مدل داس سرما و تامبورنی 71

شکل 3-12: نمودار انطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در لایه نشانی با مدل داس سرما و تامبورنی.73

شکل3-13:نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک با مدل جدید ارائه شده برای سیستم های مختلف………………..75

شکل3-14: نمودارانطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی با مدل جدید ارائه شده 76

شکل3-15: نمودارانطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در لایه نشانی با مدل جدید ارائه شده به ازای تغییرات نرخ نشست ذرات ..77

شکل3-16: نمودارانطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در مقیاس لگاریتمی در لایه نشانی با مدل جدید ارائه شده به ازای تغییرات دما 78

 

مقدمه

مطالعه بر روی خواص هندسی سطوح در حال رشد یکی از مهم ترین دغدغه های فیزیک آماری غیرتعادلی محسوب می شود. این موضوع نه تنها به دلیل چالش برای فیزیکدانان نظری به منظور مدل کردن فرآیند رشد سطح، بلکه از لحاظ تجربی به منظور شکل دهی به سطوح از اهمیت ویژه ای برخوردار است. امروزه زبری سطوح  در بسیاری از فناوری های نوین مورد توجه وسیعی قرار گرفته است. زبری