Cu团簇在金属表面沉积的可控制研究：惰性气体缓冲层的作用.pdf

摘要纳来函簇势惩生长已瘟爱予蠢藏吴畜特豫鑫孽悲、毫、磁菇菠力学缝震豹纳寒薄骥遂年来，实现可掇制生长，使合成的薄膜具有团麟的特定结构，成为人们关注的焦点应用A r 缓冲层实现辅助沉积己成为潮簇结构无碎裂沉积的最有前途的方法之一本论文用分子动力学方法研究了c “翅簇捉鞭褒加季垂褒上翻e # 溷蔟援积在矮鸯A r 缓律屡翦c u ( 1 1 1 ) 裘蕊上的动力学过穗和沉积团簇的结构特征，C u - C u 、A r _ A r 及A r - C u 原子之问的相互作用分别幽F i n n i s —S i n c l a i n 紧束缚多体熟、L ．J 势及由H ．．P ．C h e n g 提出一种对势描述我{ } 3 黄先研究具育正，、囊髂黠髂性豹c 琳溺簇援积在恕( 1 1 1 ) 挂瘫基的缡鞫特征发现在入射能量在2 0 e V ／a t o m 以下时，C u 6 基本能够僳持其原有对称性结构，丽猷诧能薰入射捌c u 村底时，团壤则完全散开当闭簇沉积在A r 衬底时，团簇酋先膨胀，失农原有结构，接饕又收缩，重新饿爱自由团簇的继稳，其翔，朦予的相对伎鬟发生了改变缨果表明，A r衬底的影响，帮A r - A r 和A r - C u 潦予闯的相互律塌对于团簇翁构的傈挎起到了麓关重要的佟用。

在此基础上，我们又研究翼宥二十面体对称性的c u l 3 沉积程有A r 缓冲层的C u ( 1 1 1 )袭谶静动力学篷稷秘沉耪鹜簇瓣结梅特征，著≈没有A r 缓冲菇豹表面沉积避纷了琵较姿入射能量为2 - 3 e V ／a t o m 时，有A r 层辅助沉积时，具有I h 对称性的C u 团簇可以保持原有的对称性而没有A r 层辅助沉积，团簇则会失去了原有的对称性，并重新结晶，最终其结构与e n 树底豹f e e 绝鞠类稼A f 掰越鬟瓣嚣蠲粪钕予海绵，耗鼗六帮努瓣入瓣糍燕，同对耱北团簇过热此外，A r - A r 以及A r - C u 之间的相踅作用也起到了约束团簇的作用我们还计算了沉积后团簇原子的横向发散，袭明有A r 臌辅助较没有A r 层时，原子阃的横向发散下降了∞％，这每蜜验豹臻暴基本一致盘腿词：A r 缓冲层、金属团麟、无破碎沉积、分子动力学横拟势类号：7 9 2 0 ．R f , 6 1 , 4 3 B n ，8 1 + 0 5 B x ，6 1 4 6 ．+ WA b s t r a c tT h el o w - e n e r g yc l u s t e rd e p o s i t i o nh a sb e e na p p l i e dt op r o d u c ef i l m sw i 壤n o v e lo p t i c a l ，e l e c t r o n i ca n dm e c h a n i cp r o p e r t i e s ．R e c e n t l y , t h ec o n t r o l l e dd e p o s i t i o nh a sr e c e i v e dm u c ha t t e n t i o nd u et oi t sp o t e n t i a la p p l i c a t i o n si ns y n t h e s i z i n gf i l m so fs p e c i f i cs t r u c t u r e ．O n eo ft h ep r o m i s i n gm e t h o d si st h er a 豫一g a s - b u f f e ra s s i s t e dd e p o s i t i o n ．I nt h i sp a p e r , t h ed e p o s i t i o n so ft h eC u 6c l u s t e ro nA rs u b s t r a t ea n dt h eC u l 3c l u s t e ro nC 《1 1 1 ) s u r f a c ev i aa nA r - b u f f e rl a y e rw e r ei n v e s t i g a t e db ym o l e c u l a rd y n a m i c s ( M D l ) s i m u l a t i o n s ．A t t e n t i o nW a sp u to nt h ed e p o s i t i o nd y n a m i c sa n ds t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i co ft h ed e p o s i t e dc l u s t e r s ．T h ei n t e r a c t i o n sb e t w e e nC u - C u ，a n dC u - A r , A r - A rw e r ed e s c r i b e db yF i a n i s —S i n c l a i r ( F s ) t i g h t - b i n d i n gp o t e n t i a lp a i r w i s ep o t e n t i a la n dL - Jp o t e n t i a l ，r e s p e c t i v e l y ．．W ef i r s ts t u d i e dt h es t r u c t u r ec h a r a c t e ro f t h eC u 6c l u s t e rd e p o s i t e do nA r ( 11 1 ) ．T h eC u 6c l u s t e rh a sO hs y m m e t r yi n i t i a l l y ．I tW a sf o u n dt h a tb e l o w2 0e V ／a t o mt h eC uc l u s t e r sc o u l dd e p o s i to na nA rs u b s t r a t en o n d e s t r u c t i v e l y , w h i l et h e yw e r ef r a g m e n t e do naC us u r f a c e ．W ea l s oo b s e r v e dt h a td u r i n gt h ed e p o s i t i o n ，t h es m a l lc l u s t e rW a sf i r s te x p a n d e da n da l m o s tl o s ti t sf r e ec l u s t e rS t I ％l C t u l 屯a n dt h e nr e g a i n e di t so r i g i n a ls y m m e t r y ( o h ) ，w h e r et h er e l a t i v ea t o m i cp o s i t i o ni nt h ec l u s t e rw a sc h a n g e d ；W ef o u n dt h eA re n v i r o n m e n t , e ．g 。

t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nA ra n dA ra t o m sa n dt h a tb e t w e e nA ra n dC ua t o m s ，i nt h ei m p a c ta r e ah e l p st oc o n f i n et h eC uc l u s t e r lB a s e do nt h ea b o v es t u d i e s ，w et h e ns t u d i e dt h ed y n a m i c sp r o c e s sa n ds t l ' u c t u r ec h a r a c t e ro f t h eC u l 3c l u s t e rd e p o s i t e do nC us u r f a c e sv i aap r e a d s o r b e dA t - b u f f e ra n dc o m p a r e dw i t ht h a to nt h eb a r eC us u r f a c e ．T h eC u l 3h a si c o s a h e d r o ns y m m e t r yi n i t i a l l y ．T h ei m p a c te n e r g yW a Sc h o s e na S2t o3e V ／a t o mi no r d e rt oc o m p a r ew i t he x p e r i m e n t s ．I tW a so b s e r v e dt h a tw i t l lA rb u f f e rl a y e r s ．t h eC uc l u s t e rd e p o s i t e do nt h es u r f a c em a yr e t a i ni t sf r e ec l u s t e rs y m m e t r y ( 1 0 ．W h e r e a s ，o nt h eb a r eC us u r f a c e ，t h ed e p o s i t e dC uc l U s t e rl o s ti t so r i g i n a ls y m m e t r yc o m p l e t e l ya n dw - a sm c r y s t a l i z e dt 0b et h es a m ef c cs t r u c t u r ea st h es u b s t r a t e ．1 1 1 eA rb u f f e rb e h a v e sl i k eas p o n g e ．w h i c hd i s s i p a r e sm o s to ft h et r a n s l a t i o n a le n e r g yo ft h ei n c i d e n tc l u s t e nT h e r e f o r e ，i tp r e v e n t st h ec l u s t e rf r o mb e i n go v e r h e a t e du p o ni m p i n g i n g ．F u r t h e r m o r e ，t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nA ra n dC ub e n e f i t st h ec o n 丘n e m e n to f 也ec l u s t e rs t r u c t u r e ．O u rI Is t u d ys h o w st h a ti nt h eC a S eo fA r - a s s i s t e dd e p o s i t i o n ，t h el a t e r a ls p r e a do fd e p o s i t e dc l u s t e r si sr e d u c e da r o u n d2 0 ％o ft h a tO i lt h eb a r eC us u r f a c e ，w h i c hi sc o n s i s t e n tw i t ht h ee x p e r i m e n t a lf i n d i n g s 。

K e yw o r d s ：A。