金属学报  1991, Vol. 27 Issue (3): 136-141

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离子束增强沉积合成氮化钛薄膜的计算机模拟

王曦;周建坤;陈酉善;柳襄怀;邹世昌

中国科学院上海冶金研究所离子束开放研究实验室;中国科学院上海冶金研究所离子束开放研究实验室;中国科学院上海冶金研究所离子束开放研究实验室;中国科学院上海冶金研究所离子束开放研究实验室;中国科学院上海冶金研究所离子束开放研究实验室

COMPUTER SIMULATION OF ION BEAM ENHANCED DEPOSITION OF TiN FILMS

WANG Xi;ZHOU Jiankun;CHEN Youshan;LIU Xianghuai;ZOU Shichang Ion Beam Laboratory; Shanghai Institute of Metallurgy; Academia Sinica

王曦;周建坤;陈酉善;柳襄怀;邹世昌. 离子束增强沉积合成氮化钛薄膜的计算机模拟[J]. 金属学报, 1991, 27(3): 136-141.
, , , , . COMPUTER SIMULATION OF ION BEAM ENHANCED DEPOSITION OF TiN FILMS[J]. Acta Metall Sin, 1991, 27(3): 136-141.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(551 KB)   摘要: 本文建立了一个适用于描述离子束增强沉积(Ion Beam Enhanced Deposition,即IBED)过程的Monte-Carlo计算机模拟程序。程序由离子注入计算和蒸发沉积计算两大部分组成。离子注入计算以二体碰撞近似为基础,以随机固体为靶模型,对入射离子和所有反冲原子的力学运动进行跟踪。程序中考虑了沉积原子对靶室中某些残余气体分子的吸附;还表达了靶的组份及密度在IBED过程中的不断变化,从而实现了靶的动态化。该程序可以提供IBED薄膜组份的深度分布、界面混合以及能量沉积等信息。计算结果表明,在IBED氮化钛薄膜中,Ti沉积速率对薄膜组份有很大影响。当沉积速率较低时,薄膜组份基本与注入离子和沉积原子的到达率比(N/Ti)无关。膜与基体间的混合层厚度随离子原子到达率比(N/Ti)增加而增加。计算结果与实验测试结果符合很好。 关键词 ： 离子束增强沉积,  氮化钛薄膜,  计算机模拟     Abstract：A Monte-Carlo comupter simulation has been performed to describe, atatomic level, the growth of TiN films formed by ion beam enhanced deposition(IBED). The simulation is based on a random target, fixed free path of moving par-ticles and binary collisions. An alternate process of deposition of titanium atomsand implantation of nitrogen ions is applied instead of the actual continuous andsynchronous process of IBED. According to the actual conditions, the adsorptionof nitrogen gas, which is leaked out from the ion source, at the fresh titaniumlayer surface has been considered. In addition, the change of the composition pro-file and the density profile during film growth is taken into account. It shows thatthe titanium deposition rate has strong influence on the film composition. Whenthe titanium deposition rate is low, the nitrogen concentration of the film is rela-tively insensitive to the atomic arrival ratio, R, of implanted nitrogen ions to de-posited titanium atoms. It is demonstrated that the width of the intermixed regionbetween the film and substrate increases with the increase of R. The results obtain-ed are in agreement with the experimental measurements. Key words： ion beam enhanced deposition    TiN film    computer simulation 收稿日期: 1991-03-18      服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 王曦 周建坤 陈酉善 柳襄怀 邹世昌 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y1991/V27/I3/136 1 Rossnagel S M. Cuomo J J. MRS Bull, 1987; 16: 40 2 Kant R A, Sartwell B D, Singer I L. Vardiman R G. Nucl Instrum Methods Phys Res, 1985; B7/8: 915 3 Kunibe T, Tagomori K, Sumiya T, Chida N, Matsuura M, Sakurada Y. Nucl Instrum Methods Phys Res, 1989; B 39: 170 4 Mueller K-H. Appl Phys, 1986; A40: 209 S Mueller K-H. J Appl Phys. 1986; 59: 2803 6 Zhou Jiankun, Chen Youshan, Liu Xianghuai, Zou Shichang. Nucl Instrum Methods Phys Res. 1989; B39: 182 7 Wang Xi, Chen Youshan, Yang Genqing, Zhou Zuyao, Zheng Zhihong, Huang Wei, Liu Xiang-huai, Zou Shichang. Presented at the Conference of IBMM 1990, Knoxxille, Tennessee, 1990 8 Roth A. Vacuum Technology, Amsterdam: North-Holland, 1976: 35 9 Blersack J P, Eckstein W. Appl Phys, 1984; A34; 73 10 Ziegler J F, Biersack J P, Littmark U. The Stopping and Range of Ion in Solids, New York: Pergamon, 1985: 41--59 [1] 刘洪喜; 蒋业华; 周荣; 周荣锋; 金青林; 汤宝寅 . 等离子体浸没离子注入与沉积合成TiN薄膜的滚动接触疲劳寿命和机械性能[J]. 金属学报, 2008, 44(3): 325-330 . [2] 张林; 徐送宁; 张彩碚; 祁阳 . 熔融Cu55团簇在冷却过程中结构变化的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2008, 44(10): 1161-1166 . [3] 郑洲顺; 曲选辉; 雷长明 . PIM充模流动过程中粘度的变化与缺陷形成[J]. 金属学报, 2007, 43(2): 183-193 . [4] 侯华; 赵宇宏; 陈铮; 徐宏 . 相场法预测低铝合金Ni75AlxV25-x的早期沉淀过程[J]. 金属学报, 2005, 41(7): 695-702 . [5] 张林; 张彩碚; 王元明 . 连续冷却过程中低碳钢奥氏体→铁素体相变的元胞自动机模拟[J]. 金属学报, 2004, 40(1): 8-13 . [6] 李晨曦; 隋智通; 李玉海 . 高Ti炉渣中Ca-Ti矿相析出过程的计算机模拟[J]. 金属学报, 2001, 37(7): 763-766 . [7] 李殿中; 张玉妥; 刘实; 李依依 . 材料制备工艺的计算机模拟[J]. 金属学报, 2001, 37(5): 449-452 . [8] 鲁世强; 罗子健; 王仁卉; 曾凡昌 . 合成电子衍射花样的计算机模拟及应用[J]. 金属学报, 1999, 35(5): 554-560 . [9] 王明章; 李小燕; 林实; 王中光; 肖纪美 . 计算机模拟晶界位向对双晶体循环形变行为的影响[J]. 金属学报, 1999, 35(1): 27-31 . [10] 初业隆;熊良钺;孙校开. 纳米复合磁体磁化过程的计算机研究[J]. 金属学报, 1998, 34(4): 423-430. [11] 隋智通;张培新. 硼渣中硼组分选择性析出行为[J]. 金属学报, 1997, 33(9): 943-951. [12] 戎咏华;王永瑞;王纪文;陈行康;胡赓祥. 20钢奥氏体氮碳共渗后淬火态与时效态的化合物层[J]. 金属学报, 1996, 32(5): 462-468. [13] 尹爱君;李晶;李新海;黄克雄;蒋汉瀛. 铜闪速熔炼中微量元素行为的计算机模拟[J]. 金属学报, 1996, 32(4): 387-392. [14] 陈达. 纳米微晶材料的扩散机制[J]. 金属学报, 1995, 31(8): 340-345. [15] 徐东;朱宏;汤丽娟;杨云洁;郑志宏;柳襄怀;谷口滋次;柴田俊夫. 离子束增强沉积氮化硅膜及TiAl抗高温氧化性能的改善[J]. 金属学报, 1995, 31(16): 164-172. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed