Pit nucleation in the presence of 3D islands during heteroepitaxial growth
我们提出了一个模型，在该模型中，在薄膜中的坑形核被认为是从一个近平衡形核过程。在这个模型中，吸附原子浓度在控制表面的形态发展中起着核心作用。虽然凹坑比岛更有效地释放弹性能，但高吸附原子浓度可以防止凹坑成核。三维岛作为吸附原子汇和较低的吸附原子密度在其附近促进坑成核。热力学的考虑预测几种不同的生长制度，其中坑可能在不同的生长阶段，这取决于生长条件和材料系统的成核。然而，与实验观察结果的直接比较需要动力学也被考虑在内。该模型预测了广泛的可能的形态：平面膜，单独的岛屿，岛屿成核，然后坑成核，坑单独。该模型显示出良好的协议与实验观察在III-V系统给出的不确定性，如表面能的量化实验参数。
2004-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Equilibrium Shape and Size of Supported Heteroepitaxial Nanoislands
我们研究了应变异质外延纳米岛的平衡形状，形状转变和最佳尺寸的二维原子模型，使用简单可调的原子间对势。我们绘制出的全球相图作为一个功能的基板吸附质失配和相互作用。该相图揭示了与不同的已知生长模式相对应的所有阶段。特别是，对于足够大的失配和有吸引力的基板有一个斯特兰斯基-Krastanow政权，其中纳米尺寸的岛屿上生长的润湿膜。我们详细分析了对岛的总能量有贡献的各个项，并展示了它们之间的竞争如何导致岛的最佳形状和大小。最后，我们还开发了一个解析插值公式的各种贡献的应变纳米岛的总能量。
2008-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Heteroepitaxial growth of high-K gate oxides on silicon: insights from first-principles calculations on Zr on Si(001)
本文用电子结构计算方法研究了Zr在a-Si（001）表面的金属沉积。每个Zr吸附原子的能量作为覆盖率的函数表明，Zr形成硅化物岛，即使在低覆盖率。吸附的Zr对体硅化物ZrSi 2的形成是不稳定的。观察到岛由块状硅化物的结构元素组成，这表明硅化物晶粒将自发形成。
2003-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo Simulations of dislocations in heteroepitaxial growth
我们确定的临界层厚度的失配位错的外观作为一个函数的衬底和吸附物的晶格常数之间的失配从动力学蒙特卡罗（KMC）模拟异质外延生长。为此，引入了一种算法，它允许在异质外延生长中观察到的各种现象，包括临界层厚度的失配位错的外观，或自组装岛形成的非晶格模拟。该模型的唯一参数是沉积通量，温度和系统的粒子之间的成对相互作用势。我们的研究结果进行了比较，与一个简单的幂律的理论处理的问题，并表现出良好的一致性。
2001-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Modeling and Simulation of Strained Heteroepitaxial Growth
我们引入了一个非晶格模型与连续的粒子距离和对潜在的相互作用，它允许应变异质外延生长的动力学蒙特卡罗（KMC）模拟装置的有效模拟。我们详细讨论了应用我们的模型模拟三个重要的应变弛豫机制：第一，在应变吸附膜的失配位错的形成进行了研究。我们发现一个幂律失配依赖的临界层厚度，与各种实验研究。第二，我们研究了自组装岛形成在一个薄的吸附物润湿层（Stranski-Krastanov生长）。我们表明，增加的扩散障碍的基板上是一个可能的动力学原因形成一个稳定的润湿层。岛的形成可以归因于吸附物材料的部分弛豫，其影响吸附物颗粒的扩散屏障。岛的尺寸和密度的失配，温度和粒子通量的依赖性是在良好的定性协议与金属有机气相外延实验。最后，我们认为表面合金化是多组分体系中的应变弛豫机制。平衡模拟表明，绑定和应变能之间的竞争产生规则的条纹图案。在非平衡条件下，我们发现斑图形成以及实验观察到的岛屿分歧。与格子气模型的比较表明，条纹的形成可以完全是由于动力学效应，但错配是必不可少的表面结构的分枝和稳定。
2004-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Site selective growth of heteroepitaxial diamond nanoislands containing single SiV centers
我们展示了可控制备异质外延金刚石纳米和微结构的硅晶片为基础的铱膜作为主机的单一色心。我们的方法使用电子束光刻，然后反应离子蚀刻图案的碳层形成的偏压增强成核的铱表面上。在随后的化学气相沉积工艺中，图案化区域演变成直径<500 nm且高度约为100 nm的（001）取向的金刚石纳米岛的规则阵列。60 nm。在岛上，我们确定了单一的SiV色中心与窄零声子线下降到1 nm，在室温下。
2016-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Off-lattice Kinetic Monte Carlo simulations of strained heteroepitaxial growth
本文讨论了一种非格点、连续空间的动力学蒙特卡罗（KMC）算法，并将其应用于应变异质外延晶体生长的研究。作为一个出发点，我们研究了一个简化的（1+1）维的情况下，原子间的相互作用由简单的对势。该模型表现出在一个特征膜厚的应变诱导的失配位错的外观。在我们的模拟中，我们观察到这个临界厚度的晶格失配的幂律依赖性，这是与半导体化合物的实验结果相一致。我们还研究了应变诱导的多层岛或“点”的出现在所谓的Stranski-Krastanov（SK）生长模式的吸附物润湿层。在特征动力学膜厚度，从单层到多层岛的过渡发生。我们讨论的SK转变的微观原因和它的依赖模型参数，即晶格失配，生长速率和衬底温度。
2004-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
The Equilibrium Shape of Quantum Dots
在异质外延生长的晶格失配材料的过程中形成的无位错的三维岛已被观察到实验的几种材料系统。与均匀应变膜相比，岛的平衡形状由岛的表面能和弹性弛豫能之间的竞争决定。作为一个例子，我们认为实验深入研究的GaAs（001）衬底上的InAs量子点的生长，推导出作为岛体积的函数的平衡形状。为此目的，InAs的表面能已被计算内密度泛函理论，和一个连续的方法已被应用到计算的弹性弛豫能。
1996-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Cu/Ag EAM Potential Optimized for Heteroepitaxial Diffusion from ab initio Data
通过对从头计算数据的拟合，优化了Cu/Ag（111）的二元嵌入原子方法（EAM）势。拟合数据库包括Ag（111）上Cu单体和二聚体的DFT计算，特别是它们的相对能量、吸附原子高度和二聚体分离。我们从Mishin Cu-Ag EAM势开始，首先修改Cu-Ag对势以匹配FCC/HCP位点能量差，然后包括整个数据库的Cu-Cu对势优化。优化后的EAM势正确地再现了DFT单体和二聚体的相对能量和几何构型。在三聚体计算中，虽然预测了不同的基态，但势能产生FCC和HCP三聚体之间的DFT相对能量。我们使用优化的电位来计算铜单体，二聚体和三聚体的扩散势垒。预测的单体势垒与DFT相同，而单体和二聚体的实验势垒都低于这里预测的。我们将与实验的差异归因于DFT对表面吸附能的高估，并提出了一个简单的修正。我们的研究结果表明，优化的Cu-Ag EAM可以应用于Ag（111）上较大的Cu岛的研究。
2009-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Morphological evolution in a strained-heteroepitaxial solid droplet on a rigid substrate: Dynamical simulations
基于自洽动力学模拟，系统研究了刚性衬底上Stranski-Krastanow岛状形貌形成过程中，由毛细应力和失配应力引起的表面漂移扩散驱动的扁平固体液滴（凸点）的自发演化过程.物理-数学模型，其基于具有奇异性的表面和界面的不可逆热力学处理（Ogurtani，T.O.，J.Chem.Phys.124，144706，2006）使我们能够自动控制基底和液滴之间的三重连接轮廓线的自由运动，而不假定边缘处的任何平衡二面角接触（润湿）角。在发展过程中的斯特兰斯基-Krastanow岛通过质量积累在液滴的中心区域通过表面漂移扩散与和/或不生长，观察到一个非常薄的润湿层的形成。.这个润湿层的厚度为几分之一纳米，不仅覆盖了初始计算域，而且还覆盖了其超出原始边界的进一步扩展。高于失配应变和/或液滴尺寸（即体积）的特定阈值水平，这取决于初始物理化学数据和纵横比（即，形状），还观察到由浅润湿层分隔的多个岛的形成
2010-10-21 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Nonlinear effects for island coarsening and stabilization during strained film heteroepitaxy
通过连续弹性模型和控制薄膜形貌的非线性动力学方程，研究了异质外延薄膜中三维应变岛或量子点的非线性演化。岛阵列演化的所有三个制度的识别和检查，包括在早期阶段的膜不稳定制度，在中间时间的非线性粗化制度，和交叉到饱和渐近状态，详细的行为取决于膜-基板失配应变，但不定性的有限系统尺寸。在较小的失配应变下，对应于形成稳定但无序的应变量子点阵列的岛稳定和饱和现象发生在较晚的时间。它被发现是由膜-基润湿相互作用的强度，这将限制谷-峰质量输运，从而岛的高度的增长，也决定了表面岛和高阶应变能的岛屿之间的弹性相互作用的效果在演化后期阶段。结果进行了比较，以前的实验和理论研究量子点粗化和饱和。
2012-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Heteroepitaxial growth of anatase (0 0 1) films on SrTiO3 (0 0 1) by PLD and MBE
本研究采用PLD和MBE法在STO衬底上生长锐钛矿(001)薄膜，揭示了温度等参数对应变、表面形貌的调控规律，两步生长工艺可实现薄膜性能调控，有望替代同类单晶应用于模型系统和严苛环境。
2023-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Island Shape Determined by Detachment
本文用正方形格子气模型的动力学蒙特卡罗模拟研究了各向异性剥离对异质外延岛形状的影响。只有在分子沉积之后再进行表面扩散，岛才以分枝的树枝状形状生长，类似于DLA。从边缘引入分子分离使岛紧凑。为了理解在氢封端的Si（111）邻位表面上并五苯生长的实验中观察到的各向异性岛形状，假设衬底台阶周围的分离不对称。边缘分子在较高阶地上的分离比在较低阶地上的分离多。岛的边缘是光滑的，分子容易脱离，而难以脱离的边缘是树枝状的。如果岛彼此靠近，则岛倾向于排成一条线，因为从右岛的光滑边缘分离的分子被馈送到左岛的树枝状和快速生长的边缘。
2007-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Effect of strain on surface diffusion in semiconductor heteroepitaxy
本文用第一性原理分析了GaAs（001）表面上阳离子扩散系数的应变重整化。对于In/GaAs（001）-c（4x 4）的例子，当衬底晶格膨胀时，In的结合增加。扩散势垒ΔE（e）具有非单调的应变依赖性，在压缩应变值（e < 0）处具有最大值，而对于所研究的任何拉伸应变（e > 0），扩散势垒ΔE（e）是递减函数。我们讨论了异质外延岛周围的应变场引起的吸附原子的结合能和扩散势垒的空间变化的后果。对于一个简化的几何形状，我们评估两个相干应变的GaAs（001）表面上的岛屿的生长速度，并确定一个生长制度，岛屿的大小往往在生长过程中由于应变依赖表面扩散均衡。
2001-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Competing roughening mechanisms in strained heteroepitaxy: a fast kinetic Monte Carlo study
我们用二维动力学蒙特卡罗模拟研究了应变异质外延薄膜的形貌演化。一种新的格林函数方法，类似于边界积分法，用于计算弹性能量有效。我们观察到在低晶格错配度和高温下岛的形成，这与Asaro-Tiller-Grinfeld不稳定性理论一致。根据Tersoff和LeGoues的成核理论，在高失配和低温下，岛或坑形成。
2002-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Off-lattice Kinetic Monte Carlo simulations of Stranski-Krastanov-like growth
本文采用非晶格动力学蒙特卡罗模拟，在简化的（1+1）维模型框架下研究了应变异质外延晶体的生长。我们修改后的Lennard-Jones系统显示了所谓的Sttranski-Krastanov生长模式：初始假晶生长结束后，突然出现的应变诱导的多层岛屿上的持久润湿层。
2003-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Morphologies, metastability and coarsening of quantum nanoislands on the surfaces of the annealed Ag(110) and Pb(111) thin films
异质外延纳米岛向平衡（粗化）的形态演化计算使用详细的连续模型，结合了量子尺寸效应。结果揭示了“魔”高的亚稳性，揭示了量子岛达到稳定高度的形态转变和表面扩散途径，给出了量子岛密度和面积的粗化规律，从而阐明了量子岛薄膜生长的动力学形态途径.
2018-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math.AP
Quantum size effects in Pb islands on Cu(111): Electronic-structure calculations
用自洽电子结构计算方法研究了Cu（111）衬底上生长的Pb岛的“魔”高现象。Cu（111）衬底采用一维赝势模型，模拟了Cu能带结构在[111]方向上的基本特征，即带隙和功函数。Pb岛呈现为稳定的胶状覆盖层。实验结果与实验结果吻合较好。总能量作为反映电子壳层结构的覆盖层厚度的连续函数振荡。完整的铅单层的能量显示出调制振荡模式，让人想起的超壳结构的集群和纳米线。能量最小值与测得的Pb岛的最可能高度非常好地相关。底物的适当建模对于设定定量一致性至关重要。
2003-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Restored quantum size effects of Pb overlayers at high coverages
本研究通过密度泛函理论计算和解析模型，发现Pb薄膜在N>30 ML高覆盖度下的稳定性由费米面形状触发的第二量子拍频图样支撑，可探测更高稳定幻数岛。
2024-02-09 cond-mat.mtrl-sci
