面心立方晶体外延膜沉积生长中失配位错的结构与形成过程

摘要

用分子动力学方法对5%负失配条件下面心立方晶体铝薄膜的原子沉积外延生长进行了三维模拟.铝原子间的相互作用采用嵌入原子法(EAM)多体势计算.模拟结果再现了失配位错的形成现象.分析表明,失配位错在形成之初即呈现为Shockley扩展位错,即由两个伯格斯矢量为〈211〉/6的部分位错和其间的堆垛层错组成,两个部分位错的间距、即层错宽度为1.8 nm,与理论计算结果一致;外延晶体薄膜沉积生长中,位错对会发生滑移,但其间距保持稳定.进一步观察发现,该扩展位错产生于一种类似于"局部熔融-重结晶"的表层局部无序紊乱-有序化过程;而这种表层局部紊乱或熔融则起自于失配应力作用下表层挤出四面体的形成,这种挤出四面体在大多数情况下可由原子间相互作用拉回,其消长呈统计涨落,而在个别情况下则发展成为局部紊乱区,成为其后位错形成的核心.