一、低能Cu_6团簇在Cu(001)表面和Au(001)表面沉积的分子动力学模拟研究（论文文献综述）
陆天行[1]（2021）在《钨弥散强化铜合金制备及性能研究》文中进行了进一步梳理随着科技水平的发展,如何开发兼具高强度与高导电性的铜合金成为研究者探索的重点。近数十年,弥散强化（Dispersion Strengthened,DS）铜合金以其兼顾高强高导的特性、良好的高温稳定性引发众多关注。现有弥散强化铜合金中强化相以氧化物为主,但是氧化物较强的电子散射效应、较低的辐照稳定性成为进一步提升其性能的限制因素。钨具备高硬度、高熔点、良好的导电导热性和优良的耐辐照性能,是新一代高强高导弥散强化铜中优秀的强化相选择。现有研究者的工作集中于机械合金化制备合金,而在上述外源法合成技术中,颗粒难以均匀细化的问题限制了钨颗粒的强化效果和合金的导电性能。基于上述背景,本文成功地开发了以原位反应为核心的钨弥散强化铜粉末的合成策略,并制备出颗粒细小、分布均匀、具有优良综合性能的钨弥散强化铜合金。本文围绕钨弥散强化铜的粉末冶金方法制备和力学、导电性能进行研究,进一步探讨其高温稳定性与组织结构演变。本研究将为未来进一步开发高性能弥散强化铜合金提供理论依据。对扩展弥散强化铜合金的应用场景,进一步研发性能更高、高温稳定性更好、可工业化应用的高强高导铜合金具有重要意义。热力学分析表明钨作为弥散相的制备难点在于Cu-W二元体系极高的形成焓（>33 kJ/mol）,导致外部加入的钨在铜基体中分散与细化存在很高的能垒,故需要设计中间过程降低钨颗粒的形成能量。首先以易细化的铜、钨氧化物作为前驱体,采用溶胶凝胶-气相还原法制备合金。制备的块体合金中消除了亚微米级以上的大尺寸颗粒影响,组织均匀性、弥散颗粒细化程度与导电性显着优于一般机械合金化法制备的合金。在气相法的基础上,结合机械合金化法开发气-固原位反应法制备钨弥散铜合金。合成过程中Cu基体的包覆充分抑制中间水合物的生成,因此Cu-W间通过固相传质机制反应。固相传质反应能将钨的形成温度降低至600℃以下,使W颗粒在高温形成过程中免于气相形核与粗化。所制备的合金中钨弥散颗粒平均尺寸小于30 nm,通过大变形量冷轧后抗拉强度达到596 MPa,并保持约85 IACS%的导电性能。冷轧态合金经过800℃高温退火后抗拉强度与屈服强度为402 MPa与289 MPa,退火后合金基体晶粒尺寸为0.97 μm,弥散颗粒未出现明显长大。高温退火后基体织构相较于冷轧态保持稳定,无明显变化。分析表明其力学性能主要源于第二相强化与细晶强化机制,内部高密度钨颗粒带来的晶粒细化效果与位错钉扎效应带来较高的强度与高温稳定性。电阻率的增加主要由颗粒电阻效应、颗粒电子散射与晶界散射导致。通过添加钨弥散相代替氧化物相,能够在不损失强度的前提下提升铜合金导电性,同时抑制高弥散相含量带来的脆化影响。通过原位反应法合成双相弥散强化铜合金,采用纯固相的机械-化学复合法（Mechano-chemical Processing,MCP）制备两种含有TiO2与Al2O3的复合相钨弥散铜。由于MCP反应中元素扩散路径短、颗粒长大不明显,并且在合成过程中固相反应形成的两相颗粒之间存在互抑制效应,进一步限制了氧化物与钨颗粒的长大,带来更优的强化效果。组织中W颗粒和氧化物最小尺寸维持在10nm级别,基体晶粒尺寸均在800 nm以下。其中Cu-W-Al2O3合金的高温稳定性优良,经过800℃退火后抗拉强度与屈服强度为442 MPa和350 MPa,对比热挤压态仅下降6%,导电率维持在80IACS%以上,延伸率维持在15%。互抑制效应提升合金基体中强化相分散效果,避免避免颗粒长大导致的晶界脆化。退火态组织保持纤维织构不变,基本未出现再结晶晶粒,高密度的复合相强化颗粒提供了良好的细晶强化效果和更优的高温稳定性。基于实验结果,对钨弥散铜的高温组织演变与强化相结构进行分析。经过更长时间退火过程,合金的强度与硬度维持稳定不再下降,平均晶粒尺寸保持在约1 μm。钨弥散强化铜的再结晶过程会经过回复-晶粒重组为亚结构-不同亚结构融合形成超大晶粒-超大晶粒内部形核再结晶的过程,最终稳定为包含再结晶晶粒和高密度变形晶粒的双相结构。影响钨颗粒稳定性的核心是其在铜基体内的粗化过程,通过Ostwald熟化机制描述颗粒的长大机制,推导出晶粒内与晶界处的平衡浓度与扩散系数。结构表征结果证明Cu-W界面为稳定的半共格界面结构,对应K-S位向关系,钨颗粒的强化形式为位错绕过机制,原位反应生成的颗粒与基体之间结合紧密。通过分子动力学计算结果验证了上述结构的能量稳定性。结合实验与理论计算阐明钨弥散强化铜的强化与组织演变机理,为开发更高性能难熔金属弥散强化铜提供理论工具。
李贵航[2]（2021）在《应用同步辐射光电子能谱等表面科学技术原位研究Cu基模型催化剂的结构与稳定性》文中研究表明传统氧化物负载的铜基催化剂由于其独特的催化性能,在过去的几十年受到了广泛的关注并被应用于水气变换、CO氧化、N2O分解等重要的催化反应中。但由于传统Cu基催化剂的表面组成与相互作用十分复杂,并且受限于原位表征技术,对Cu与氧化物的界面电子结构、界面相互作用、协同效应及其影响因素在分子尺度上的理解仍然有许多不足之处。倒置策略是近些年被广泛采用的一种新型研究方法。它通过构建倒置模型催化剂体系,将传统催化剂中的氧化物载体作为活性材料沉积到金属单晶表面。与传统模型催化剂相比,倒置模型不仅降低了表面的复杂程度,而且突出了对氧化物/金属界面活性位点的调控,这为研究界面催化反应机理提供了重要的途径。本论文中,通过制备表面结构均一的CuxO/Cu（100）和FeO/Cu（100）倒置模型催化剂与Cu/CeO1.75（111）模型催化剂,利用同步辐射光电子能谱（SRPES）、X射线光电子能谱（XPS）、低能电子衍射（LEED）、扫描隧道显微镜（STM）等表面科学技术在原子-分子水平上对Cu与几种不同氧化物之间的界面相互作用做了进一步的阐释。甲醇水蒸气重整制氢是制取清洁能源的重要方式,对可持续发展具有重大的意义。在甲醇水蒸气重整反应中,铜基催化剂表现出了高活性和高选择性。但是该反应实际催化过程十分复杂,反应过程的中间产物与催化剂表面结构息息相关。作为最重要中间产物之一的甲酸在铜表面上的吸附形式与反应过程仍不清楚。因此,我们制备了几种不同结构的Cu（100）表面,利用STM、SRPES、红外反射吸收光谱（RAIRS）、程序升温脱附（TPD）等技术进一步阐释了表面结构对催化反应的影响。本论文的研究内容和取得的成果可以概括为以下几个方面:1.甲酸在不同结构CuxO表面的吸附与分解路线研究。在超高真空环境中制备了几种不同结构的Cu表面,分别为清洁Cu（100）表面,Cu（100）-（2（?）×（?））R45°-O表面以及Cu（100）-c（2×2）-O表面,然后深入研究和分析了表面氧原子对甲酸吸附与分解的影响。研究发现,室温条件下HCOO-垂直无序的吸附在Cu（100）表面,倾斜有序的吸附在Cu（100）-c（2×2）-O表面,而在Cu（100）-（2（?）×（?））R45°-O表面甲酸不发生解离吸附。局部的Cu（100）-c（2×2）-O区域不仅极大的提高了 HCOO-在表面的吸附密度,而且改变了HCOO-的分解路线。在干净的Cu（100）表面,随着表面温度的升高,甲酸分解成为CO2与H2;而在Cu（100）-c（2×2）-O表面,随着表面温度升高,甲酸中C-H键断裂生成的质子H与表面氧原子发生反应,生成了 H2O。另外,相对于清洁的Cu（100）表面而言,甲酸在Cu（100）-c（2×2）-O表面分解产生了更多的CO2,并且CO2的脱附温度更低,这说明Cu（100）-c（2×2）-O结构促进了 300 K时甲酸在表面的吸附和分解过程,也说明了 Cu（100）表面氧原子的结构在甲酸盐的分解过程中起到了至关重要的作用。此项研究工作对进一步理解甲醇水蒸气重整反应以及水煤气变换反应有着重要意义。2.FeOx在Cu（100）表面的生长以及界面氧的活性研究。利用SRPES、LEED、STM技术研究了 FeOx在Cu（100）表面的生长和界面相互作用。首先以Cu（100）为衬底,制备了均匀的FeOx薄膜。发现当FeOx的覆盖度较低时,FeOx在Cu（100）表面以FeO的形式存在,而当FeOx的覆盖度较高时,FeOx在表面以Fe3O4的形式存在。亚单层的氧化亚铁在Cu（100）表面形成了正交的条带结构并且取向为（111）,其中单个条带的宽度约为5 nm。Fe3O4则呈现出了六边形的岛状结构。亚单层氧化亚铁的加入提高了 FeO/CuxO界面氧原子的活性,促进了退火过程中界面处Cu（100）-（2（?）×（?））R45°-O向Cu（100）-c（2×2）-O的结构转变。此项工作不仅介绍了一种全新的制备FeO（111）/Cu（100）倒置模型催化剂的方法,同时也阐述了在特定反应条件下界面氧原子的活性,这将为设计出更多新型Cu基、Fe基催化剂提供理论支持。3.Cu/CeO2-x模型催化剂的电子结构和界面性能研究。首先在清洁的Cu（111）表面制备了高度规整有序的CeO1.75（111）薄膜和CeO2（111）薄膜,然后利用STM和XPS技术研究了两种薄膜表面形貌与电子结构的差异。此外,通过在CeO1.75薄膜和CeO2薄膜表面气相沉积等量的Cu纳米颗粒,发现Cu在CeO1.75薄膜表面的平均粒径显着小于在CeO2薄膜表面的平均粒径,CeO1.75表面的缺陷提高了 Cu纳米颗粒在表面的分散程度。STM和SRPES的结果表明,Cu纳米颗粒在CeO1.75表面不同位点的吸附次序为:台阶边位点>台阶面化学计量比位点>台阶面上的氧空位。不同的吸附位点呈现出了不同的电荷转移方向,在Cu覆盖度较低时（<0.12ML）,沉积到CeO1.75薄膜表面的Cu优先在氧化铈薄膜的台阶边上和台阶面的化学计量比位点吸附,电荷从Cu转移到CeO1.75薄膜,Cu被氧化成Cu+,Ce3+的浓度升高;在Cu覆盖度较高时（>0.12ML）,Cu逐渐在CeO1.75薄膜的氧空位位点吸附,此时电荷从CeO1.75薄膜转移到Cu,Ce3+的浓度逐渐降低,最后趋于恒定。这说明CeO1.75表面的氧空位对Cu的电子结构有着重要的影响。逐渐升高表面温度,Cu颗粒在CeO1.75表面通过Ostwald熟化的机制长大。另外,Cu在退火到700 K时表现出了明显的在缺陷位点的烧结,这说明CeO1.75表面的缺陷对于调控Cu纳米颗粒的热稳定性和电子结构有着重要意义。
刘品阳[3]（2020）在《Na+离子在Al（111）及辐照后HOPG表面的电荷转移研究》文中研究表明电荷转移过程是入射离子与固体表面之间的一种基本相互作用现象,已引起广泛关注。电荷转移涉及表面科学、材料科学、天体物理学、等离子体物理和聚变研究等众多研究领域。电荷转移也有着很多技术应用,包括低能离子散射谱、二次离子质谱、中性束加热聚变等离子体、散裂中子源所使用的强流负离子源和星际低能中性原子的探测等。实际固体材料都不可避免地会存在偏离理想结构的缺陷,其性质与缺陷密切相关。缺陷能够调控固体材料的物理和化学性能,比如电性能、热性能、光学性能和力学性能等,因此对材料的实际应用有着深刻的影响。例如,现代计算机工业创建的基础是高纯硅材料的精密掺杂技术。固态激发利用了杂质原子的活性。蓄电池、燃料电池、储氢材料和显示技术等,都依赖于对基底材料缺陷的认识。研究固体材料的缺陷具有重要的理论价值和实际意义。近年来,人们开始采用碱金属离子散射谱来研究各种新型材料,如纳米团簇结构、拓扑绝缘体等材料的电子结构,碱金属离子散射谱已经成为一种表征表面电子结构的新方法。本论文进行了两个方面的研究。一方面,为了更全面、更深刻地认识碱金属与简单金属表面的电荷转移机理,开展了低能Na+离子在Al（111）表面的中性化研究;另一方面,为了扩展碱金属离子散射谱这一技术手段的应用范围,特别是对缺陷材料的研究,进行了低能Na+离子与辐照后HOPG表面的中性化研究。在低能Na+离子与Al（111）表面散射研究中,我们发现,在镜面散射条件下,随着入射速度的增大,Na0份额单调下降,与平行速度效应相一致。然而,给定入射能量时,随着出射角度的增大,中性化份额先上升再下降,呈现出一个非单调的钟罩型依赖趋势。采用理论合作者基于jellium模型并考虑平行速度效应的几率方程的计算结果进行分析,发现,速度依赖的计算结果符合实验结果,然而,角度依赖的计算结果却与非单调的实验结果完全不相符。这种反常的角度依赖结果可能与非弹性过程有关。随着入射角度的增大,钠离子与铝原子发生硬碰撞,导致钠的2p电子发生激发。碰撞诱导的电子激发过程可能导致形成钠的单激发态或双激发态,这些激发态在离表面较远处发生退激或自电离形成钠正离子,导致大入射角时中性化份额的下降。在低能Na+离子与辐照后HOPG表面散射研究中,我们发现随辐照剂量的增大,中性化份额先增大再趋于饱和。辐照剂量一定时,增大入射能量会导致中性化份额的增大。而未辐照HOPG表面的中性化份额较低,与HOPG存在1 eV左右的赝带隙这一事实相符。中性化实验结果表明,辐照后的HOPG表面出现缺陷诱导的电子态,碱金属离子可以与这个特定的电子态结构发生耦合,进而俘获电子形成中性原子。AFM和Raman光谱研究确认辐照使HOPG晶格结构产生了缺陷。VASP模拟计算表明HOPG表面存在空位缺陷的情况下,费米能级附近确实存在局域的电子态,也就是所谓的缺陷电子态,会随空位浓度变化。本研究首次证明了碱金属离子散射谱可以提供关于缺陷电子结构的信息。
袁林啸[4]（2020）在《电沉积金凸点及溅射沉积UBM层薄膜的分子模拟研究》文中研究表明随着半导体技术的飞速发展,半导体工艺已逐渐接近原子尺寸级别,晶圆级封装、微纳结构互连以及3D封装等先进封装技术已成为延续摩尔定律的重要方式,成为目前研究的热点方向。作为新型封装技术中的关键环节,凸点互连结构承担着电气连接、热耗散和机械连接等重要作用。而凸点表面形貌及UBM层薄膜结构直接影响了凸点质量的好坏进而决定着后续封装结构的性能与可靠性。研究表明在电沉积凸点以及溅射沉积UBM薄膜的制备工艺中,工艺参数严重影响着镀层质量以及表面形貌。但由于实验条件的局限,无法直接观测到镀层生长的微观过程,限制了人们对其形貌结构变化机理的研究。而分子模拟技术能够在原子水平揭示镀层的生长机制及微观结构的变化规律,以弥补实验研究中的不足。因此,本文分别采用动力学蒙特卡洛方法与分子动力学方法,在原子尺度模拟电沉积法制备Au凸点及物理溅射法制备Au/Pt凸点下UBM层薄膜的工艺过程。从微观角度出发,针对镀层生长的微观机理进行研究,并揭示了不同沉积参数对镀层微观形貌与结构的影响,主要研究内容与结论如下:1.采用分子动力学研究沉积参数对溅射沉积薄膜表面粗糙度的影响中发现:（1）提高沉积能量,有助于降低薄膜表面粗糙度,当Au原子沉积能量从0.1e V增加至20e V时,薄膜表面的均方根粗糙度与平均粗糙度分别从4.343?和3.743?下降至2.487?和1.934?,且空位与缺陷数量减少,表面质量显着提升。（2）较高的基底温度下,薄膜表面原子高度分布更均匀,粗糙度更低。当基底温度为300K时,薄膜表面的均方根粗糙度与平均粗糙度分别为3.868?和3.195?,温度升高至700K时,均方根粗糙度与平均粗糙度分别降低至2.161?和1.887?,表面粗糙度明显下降。（3）由于阴影效应,入射角度增加会使沉积原子容易被原子岛的顶部捕获,而无法到达原子岛之间的空隙,导致表面原子高度差异增大。入射角度从0°增加到60°时,薄膜的表面均方根粗糙度与平均粗糙度分别从3.363?和2.854?增加至4.526?和3.821?,薄膜的表面粗糙度显着增高。2.研究了沉积参数对Au薄膜与Pt基底界面混合程度的影响,结果表明:（1）沉积能量升高会使沉积原子对基底表面的破坏程度增大,大量Au原子能够进入基底表面并发生明显混合现象。沉积能量为20e V时,基底表面层中Au原子所占比例达到0.343,Au原子最高可扩散至基底下方第3个原子层内。（2）较高的基底温度加快基底原子与沉积原子的相互作用频率,导致膜基原子混合加剧。基底温度为700K时,基底表面层中Au原子比例为0.311,界面处发生明显混合。（3）入射角度的变化对界面混合的影响较小,增大入射角度对薄膜界面混合程度有所减弱,这是因为沉积原子在垂直基底方向的速度分量减小,使得原子不容易进入基底内部。3.电沉积法制备Au凸点的动力学蒙特卡洛模拟研究结果表明:（1）在较低的沉积电压、较低的离子浓度以及较高的镀液温度下,镀层表面所形成的原子岛尺寸更大,空位与缺陷较少且形貌更趋于光滑。沉积电压升高、离子浓度增加以及镀液温度降低都会导致表面形成孤立岛以及较多的空位与缺陷,并导致表面粗糙度增加。（2）沉积电压与镀液温度对粗糙度的影响起主导作用,离子浓度对粗糙度的影响较小。沉积电压与离子浓度的耦合作用中,电压为-0.8V,浓度为0.025 mol/L时,镀层表面的均方根粗糙度最小,为2.3631?。在镀液温度与沉积电压的耦合作用中,温度为358K,电压为-0.8V时,均方根粗糙度最小,为2.2179?。在离子浓度与镀液温度的耦合作用中,浓度为0.025mol/L,温度为358K时,表面均方根粗糙度最小,为2.3571?。因此最优电沉积工艺参数为沉积电压-0.8V、镀液温度358K、离子浓度0.025mol/L。（3）对比不同沉积参数下的迁移事件可以发现,沉积电压与镀液温度对迁移事件的影响较大,温度的升高会使原子迁移次数显着增加,而电压的增加会导致原子迁移事件大量减少,离子浓度对于迁移事件的影响较小。当迁移的事件数量增多时,凸点表面的形貌趋于平坦光滑,粗糙度显着降低。
张世旭,刘惠伟,贺亦文,张梅玲,李公平[5]（2019）在《低能Cu13团簇沉积薄膜的分子动力学模拟研究》文中进行了进一步梳理利用分子动力学模拟方法对Cu13团簇在Fe（001）表面上沉积薄膜进行了研究,分析了不同沉积条件对薄膜生长模式的影响,对比分析了不同沉积条件下表面粗糙度、缺陷分布和外延度等薄膜性质的差异。Cu13团簇的初始沉积能量范围为0.110.0 eV/atom,沉积率为1.0 clusters/ps,衬底温度分别为300,700和1 000 K。模拟结果表明:团簇初始沉积能量主要影响薄膜生长模式,当初始沉积能量为7.5 e V/atom的Cu13团簇沉积到温度为300 K的Fe（001）表面时,可形成表面光滑、内部缺陷少和较好外延度的高质量Cu薄膜。
刘惠伟[6]（2019）在《Cu13团簇在Fe（001）表面沉积成膜的分子动力学模拟研究》文中提出Fe/Cu磁性多层膜因具有显着的巨磁电阻效应,可用于计算机存储、信息通讯设备、自动化控制系统等诸多领域,使器件小型化、廉价化。目前,关于金属磁性多层膜的巨磁电阻效应是材料科学和凝聚态物理等学科的研究热点之一。研究表明薄膜结构将严重影响金属磁性多层膜的巨磁电阻效应,但由于实验设备和条件的局限,实验上无法直接观测到薄膜生长的微观过程,限制了人们对薄膜结构形成机制的理解。而分子动力学模拟方法,可在原子分子水平重现薄膜生长的微观过程,有助于揭示薄膜的生长规律和薄膜结构形成机制。在Fe/Cu磁性多层膜的许多制备技术中,均存在大量的低能团簇,团簇的存在将对薄膜结构形成产生重要影响。因此,本文利用分子动力学模拟方法,开展Cu13团簇在Fe（001）表面沉积成膜的模拟研究,分析不同沉积条件对薄膜生长机制的影响和不同沉积条件时薄膜性质的差异,探究团簇对薄膜结构形成的影响机制。本文在原有分子动力学模拟程序的基础上,开发出Cu13团簇在Fe（001）表面沉积成膜的分子动力学模拟程序,研究了团簇沉积能量和衬底温度对薄膜生长方式和质量的影响。其中,Cu13团簇沉积能量范围为0.120.0 eV/atom,衬底温度为300 K、700 K和1000 K。模拟结果表明,薄膜的生长方式主要由团簇沉积能量决定,随着团簇沉积能量的增加,薄膜主要生长方式依次为岛状生长方式、层岛混合生长方式和层状生长方式。且薄膜生长方式的不同导致薄膜性质差异较大,当团簇沉积能量较低时,薄膜以岛状生长方式为主,此时,薄膜整体外延度较差、表面粗糙、内部存在大量缺陷、团簇原子和衬底原子在薄膜界面处未出现明显混合,薄膜与衬底结合强度低。当团簇沉积能量较高时,薄膜以层状生长为主,此时,薄膜整体外延度高、薄膜表面光滑、内部缺陷相对较少、团簇原子和衬底原子在薄膜界面处出现明显的混合现象,薄膜与衬底结合紧密。而衬底温度的变化不足以改变薄膜生长方式,但由于衬底温度的升高会促进表面原子的热扩散和降低衬底表面结合能,使得不同衬底温度下沉积薄膜的质量存在一定差异。综合分析,当团簇以10.0 eV/atom的沉积能量沉积到温度为300 K的Fe（001）表面时,薄膜表面粗糙度最小、薄膜内部缺陷最少、薄膜与衬底结合强度最高,此时,薄膜结构性质有利于Fe/Cu磁性多层膜中巨磁电阻效应的体现。
陈炫芝[7]（2016）在《低能Cu原子和Cu13团簇与Fe（001）衬底作用的分子动力学模拟》文中进行了进一步梳理磁性多层膜所具有的巨磁电阻效应自问世以来对磁电子学、凝聚态物理学和材料学等学科的发展进步做出了巨大的贡献。磁性多层膜广泛地应用于存储、家电、工业器械等方面,极大地改善了我们的生活,因此对磁性多层膜的研究应该继续深入。研究磁性多层膜基本性质时主要采用实验方法和模拟方法。在实验条件下,清楚观察具体作用过程、粒子运动轨迹等方面存在着极大的挑战;而运用模拟方法能很好地解决这类问题,这给研究粒子间相互作用的微观机制提供了很大的方便。本文选用分子动力学模拟,这是一种确定性的模拟方法,根据合理的初始条件和严谨的数学计算可以确定系统的运动过程和运动状态,能够在原子分子层面上展示原子分子间相互作用的微观机制。因此,人们利用分子动力学模拟方法在原子或团簇沉积方面做了大量的研究工作。本文先利用分子动力学模拟方法对Cu原子与Fe（001）衬底间的相互作用进行模拟。模拟结果表明,基于平均动能曲线的变化情况对Cu原子沉积到Fe衬底相互作用的微观机制有深入的认识;并且通过结构常数和迁移距离曲线的变化情况可以很好地认识到Cu原子与Fe衬底相互作用时的具体作用情况。了解Cu原子沉积到Fe衬底的作用机制和作用效果后,将实验结果与本实验小组先前所模拟的Cu13团簇沉积到Fe衬底的作用机制和作用效果进行对比分析。结果表明Cu原子和Cu13团簇与Fe（001）表面相互作用的具体微观机制存在差异:Cu13团簇显着地表现出集体效应。且相对平均质心高度曲线、平均迁移距离曲线及最终形貌的对比情况都很好地证明了:二者与Fe（001）衬底间相互作用的重要差别在于团簇原子的集体效应,且Cu13团簇的集体效应在特定条件下导致Cu13团簇与Fe（001）表面的结合能力和在Fe（001）表面上的扩散能力均强于Cu原子。
王坤[8]（2016）在《离散结构表面复合金属氢分离膜特性研究》文中指出氢气作为本世纪最具前途的洁净能源载体,如何获取高纯度氢气成为亟需解决的氢能利用的主要问题之一。采用膜分离技术净化提纯氢气是目前公认的可行的解决途径。国内外现有研究结果表明:以非贵金属为膜基材料的复合金属氢分离膜是最有可能成为大规模氢气燃料生产分离过程中所需的重要能源材料。但当前研究的致密覆盖结构复合金属膜因钯金属用量仍偏高而难以进一步降低膜成本,并因覆盖膜的破裂与基体材料分离甚至脱落而达不到所要求的膜使用寿命。为解决以上问题,论文针对一种特殊的离散结构表面复合金属氢分离膜,利用模拟和实验相结合的方法,从宏观、微观尺度上研究了离散结构表面复合金属膜相比致密结构复合金属膜所具有的各种优越性。首先,借鉴强化传热原理,引入形状因子和体积分数,推导出适用于不同结构复合金属膜等效氢渗透系数的计算通式,与致密结构复合金属膜对比分析后可知,离散结构复合金属膜不仅具有较高的透氢性能而且有效降低了钯材料的使用量。又进一步利用有限元分析方法,对致密结构与离散结构复合金属膜不同温度下的热稳定性进行数值模拟,探究了不同嵌入形状、嵌入深度、颗粒间距对热应力分布的影响,发现离散结构复合金属膜在高温下可保持高的结构热稳定性,具有更长的使用寿命。随后,利用高压冷喷涂技术成功制备了离散结构表面复合金属膜,并通过SEM实验研究了颗粒沉积于基体成膜的膜结构形貌与变形特征,验证了冷喷涂技术制备离散结构表面复合金属膜的可行性。最后,运用分子动力学模拟方法从微观尺度上研究了较大和超大钯团簇沉积于钽基体的微观过程及微观特性,分析了不同因素对团簇沉积过程、界面结构及团簇结构重整的影响,发现了沉积过程中界面合金形成以及团簇结构重整的规律。由分子动力学模拟可知,当基体初始温度及撞击速度增至一定值后,团簇以类椭球体或锥体的形状嵌入基体。团簇在碰撞沉积基体过程中,团簇与基体原子间的迁移、混合、扩散及替换,使得团簇与基体的界面结合处生成了合金化合物。通过冷喷涂实验及EDS能谱分析,发现颗粒与基体结合界面及边缘处同时有颗粒与基体金属元素的存在,与分子动力学模拟结果保持一致。同时,团簇与基体接触的界面边缘区域,原子在团簇周围发生聚集与实验中观察到的颗粒沉积后发生的金属射流现象类似。论文分别从理论分析、宏观数值模拟研究了离散结构表面复合金属膜具有较高的透氢性和热稳定性,并使用冷喷涂技术成功制备了离散结构表面复合金属膜,且进一步利用分子动力学模拟深入分析了钯颗粒碰撞沉积钽基体的微观过程、表面特性及结构演变,相关模拟结果与实验观测相互印证。从而从多方面多角度地证明了离散结构表面复合金属膜的优越性,并获悉制备具有优越透氢性及结构热稳定性复合金属膜的冷喷涂工作参数,对制备离散结构表面复合金属氢分离膜具有实际的指导意义。
张世旭[9]（2014）在《Cu团簇沉积到Fe（001）表面的分子动力学模拟》文中进行了进一步梳理由Fe磁性薄层和Cu非磁性薄层构成的Fe/Cu磁性多层膜,由于其具有显着的巨磁电阻效应,被广泛应用于高密度读出磁头、磁传感器和磁性随机存储器等,使得关于Fe/Cu磁性多层膜的研究一直为材料科学的研究前沿和热点之一。在薄膜制备过程中,薄膜结构已经形成,薄膜的结构决定了薄膜的性能。人们已经在Fe/Cu磁性多层膜结构与巨磁电阻之间的关系方面做了大量研究,但关于Fe/Cu磁性多层膜结构形成方面的报道很少出现。这很大程度上是由于实验技术和条件的限制,无法观察到薄膜形成的过程,而在原子水平上的分子动力学方法可以模拟薄膜的生长过程,从而揭示薄膜生长机制和演化规律。在Fe/Cu磁性多层膜的诸多制备技术中,气相沉积成分中均含有团簇,且对薄膜的质量和性质有重要的影响。因此,本文利用分子动力学方法模拟了Cu团簇沉积到Fe（001）表面的微观过程,探究了团簇与衬底表面相互作用的微观机制,分析了不同沉积条件对团簇沉积效果的影响。基于Fortran95语言,针对Cu团簇沉积到Fe（001）表面的分子动力学模拟,编译开发出了可以应用于分子动力学模拟团簇沉积的软件包。经过调试和验证,证明了软件包中程序是正确的,并具有较高的计算效率。这样可以不局限于现成软件或脚本中程序的限制,根据所研究问题的实际需要对相应子程序进行编译和调试。同时,为下一步编译开发团簇沉积成膜的分子动力学模拟程序打下坚实的基础。在对一系列描述金属原子间相互作用的势函数调研之后,采用Ackland等提出的具有Finnis-Sinclair形式的多体势来描述Cu-Cu、Fe-Fe和Cu-Fe原子间相互作用。选取三种具有正二十面体结构的Cu13、CU55和Cu147团簇作为沉积团簇。团簇初始入射能量范围为0.0～30.0eV/atom,根据不同初始入射能量团簇的沉积特点,分别进行了团簇软着陆沉积、初始入射能量范围为0.1-10.0eV/atom的低能团簇沉积和初始入射能量范围为10.0～30.0eV/atom的载能团簇沉积的分子动力学模拟。在团簇软着陆沉积事件中,衬底温度分别为0、300和800K,除此之外,在其它所有载能团簇沉积事件中,衬底温度均设为300和800K。本文通过分子动力学模拟Cu团簇沉积到Fe（001）表面所得主要结论如下：①团簇与衬底表面的相互作用过程和单个原子与衬底表面相互作用过程大不相同。对于前者,团簇的集体碰撞起到非常重要的作用,团簇与衬底之间的能量转换、团簇原子的重新排列以及团簇对衬底表面的破坏均是通过集体碰撞的方式来完成的。②团簇的集体效应在团簇与衬底之间能量转换、团簇原子重新排列以及团簇对衬底表面破坏的过程中得到体现。③决定团簇沉积特点的初始入射能量具有阈值性。当团簇初始入射能量较低时,团簇主要在衬底表面之上发生重构,随着团簇初始入射能量的增加,团簇开始表现出注入特性,继续增加团簇初始入射能量,团簇开始在衬底表面产生缺陷,并衬底表面形成火山口。团簇尺寸和衬底温度对能量阂值大小均有略微的影响。④影响团簇原子扩散的主要因素是团簇初始入射能量,而不是团簇尺寸和衬底温度。⑤小团簇表现出比大团簇更高的外延度,当团簇外延度较低时,增加团簇初始入射能量或者升高衬底温度,团簇外延度均会有较大提高,然而,当团簇外延度较高时,增加团簇初始入射能量或者升高衬底温度均对团簇外延度没有明显影响。⑥团簇与衬底的结合程度随着团簇初始入射能量的增加而增强。与大团簇相比,小团簇与衬底结合的更紧密。在其它沉积条件相同时,升高衬底温度,团簇与衬底的结合强度增加。⑦团簇初始入射能量、团簇尺寸和衬底温度均对团簇沉积的最终形貌有一定影响。
徐振海[10]（2012）在《铜银和氮化钛薄膜沉积过程及纳米压入变形行为的MD模拟》文中研究表明薄膜的结构与性能取决于其制备过程，而气相沉积是主要的制备方法。另外，薄膜沉积也是探索特异成分与结构的物质的有力手段。另一方面，薄膜的力学性能是制约其服役范围及寿命的重要因素，纳米压痕技术广泛应用于各种薄膜力学性能的测试。另外，纳米压痕条件下薄膜的变形可极其微小，亦使其成为研究薄膜微观变形行为的有力手段。鉴于当前微小尺度下实验与理论研究的不足，本文开展了薄膜沉积与纳米压痕微观变形行为的原子模拟研究。将薄膜沉积简化为原子沉积过程，构建了相应的由基底、入射原子与虚拟墙组成的分子动力学（Molecular dynamics, MD）模型。通过在较小原子间距内平滑连接Ziegler-Biersack-Littmark排斥势改进了Cu-Ag体系的EAM势，构建了Ti-N体系的2NN MEAM势，使其适于描述荷能原子沉积过程中的原子碰撞过程。在此基础上，模拟了基底温度T=300K、入射原子动能Ei=8eV的条件下Cu、Ag薄膜在Ag、Cu基底上的沉积，以及T=300-700K、Ei=0.5-10eV条件下TiN膜在TiN（001）基底上的沉积。结果表明，Cu、Ag表面能的差异导致沉积的首层Ag在Cu基底层状生长、沉积的首层Cu在Ag基底岛状生长，覆盖度达到10ML时，除Cu/Ag（001）外其它薄膜保持外延生长。Ag、Cu的不互溶性使界面处的元素混合甚微，Ag更低的表面能、更强的迁移能力与（001）原子面更低的堆垛密度，使Ag（001）基底原子更易扩散到Cu膜中更远的位置。Ag/Cu（111）与Cu/Ag（111）的界面都展现（9×9）六边形的moiré花样，界面处Cu原子向远离Ag层一侧的位移引起界面的褶皱；Ag/Cu（001）界面形成c（10×2）超结构，而Cu/Ag（001）界面附近部分位错开动，形成贯穿薄膜的层错，引起界面显着的弯曲。入射N原子与TiN（001）表面撞击时，两者间能量传递的不同状态可引起入射原子的吸附与反射、表面原子的溅射。反射与溅射随Ei的增大而加剧，导致N在TiN（001）表面的吸附系数随之减小。不同Ei下入射Ti原子在TiN（001）表面的吸附系数基本等于1。T对吸附行为的影响不大。TiN薄膜在TiN（001）表面层状生长，TiN3是最小的外延岛。薄膜中仅存在N、Ti空位，其浓度随T、Ei的增大而减小，这是热扩散与动能辅助的非热扩散增强的结果。为了获得化学计量比的TiN薄膜，入射N:Ti原子流比应大于1，并随Ei的增大而增大。基于虚拟幂函数球压头模型构建了薄膜纳米压痕的分子静力学（Molecularstatics, MS）模型，讨论了模型中压头半径R、刚性常数k对纳米压痕模拟结果的影响。结果表明，随着k的增大，达到相同的名义压入深度H所需迭代步数逐渐增大，接触原子对压头的穿透深度hpen逐渐减小到稳定值。当k较小时，由H与载荷关系根据Hertz弹性表达式拟合得到的约化弹性模量Er将偏小，而使用考虑hpen的平均压入深度h则可避免这种情况。纳米压痕过程中材料变形的局部性特征使得用H来衡量弹性变形程度比用压痕应变更合理，不同R下Er拟合区间上限应取作相同的H，如果取作初始位错发射的临界深度将引起Er随R的减小而减小的虚假的尺寸效应。模拟了Cu（111）和Ag（111）薄膜的纳米压痕过程。结果表明加载时的载荷突降是由多位错发射与滑移引起的；卸载时由高能态层错引起的原子应力使部分位错反向滑移，导致可逆塑性。当交滑移形成（111）面上位错后，（111）薄膜将产生不可逆塑性。不同于Cu（111）膜初始位错发射形成V形半位错环，Ag（111）膜的初始位错发射形成四面体不动锁，后续变形由非平行于被压表面的{111}滑移面上发射的位错所主导；平行于表面的孪晶界（Twin boundary, TB）阻碍位错的运动，从而强化了Ag膜；当TB接近表面时，薄膜变形逐渐被（111）上位错主导；当TB距离表面很近时，TB成为位错源，初始位错组态变为（111）面上的可动位错，从而降低了发射载荷。提出了边界补偿投影多边形法，该法计算的面积是物理接触面积。不同于实验中采用的Oliver-Pharr法，该法与压入深度的计算与变形模式的假定无关，因此，由其得到的硬度是真实的材料响应，而Oliver-Pharr法不适于纳米尺度。
二、低能Cu_6团簇在Cu(001)表面和Au(001)表面沉积的分子动力学模拟研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、低能Cu_6团簇在Cu(001)表面和Au(001)表面沉积的分子动力学模拟研究（论文提纲范文）
（1）钨弥散强化铜合金制备及性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 弥散强化铜合金研究概述 |
| 2.1.1 铜合金的强化方式 |
| 2.1.2 铜合金弥散强化相选择机理 |
| 2.1.3 弥散强化铜的分类 |
| 2.2 弥散强化铜的制备方法 |
| 2.2.1 弥散强化铜粉末制备方法 |
| 2.2.2 弥散强化铜成型与致密化方法 |
| 2.2.3 弥散强化铜冷加工方法 |
| 2.3 钨弥散铜相关基础问题研究与计算模拟 |
| 2.3.1 强化机制与热稳定性相关研究 |
| 2.3.2 Cu-W体系模拟计算相关研究 |
| 3 研究内容与研究方法 |
| 3.1 课题研究内容与目标 |
| 3.1.1 课题研究内容 |
| 3.1.2 课题研究目标 |
| 3.1.3 研究关键问题 |
| 3.2 课题研究方法与技术路线 |
| 3.2.1 课题研究方法 |
| 3.2.2 课题研究路线 |
| 4 溶胶凝胶-气相还原法制备钨弥散强化铜合金研究 |
| 4.1 制备路线与研究方法 |
| 4.2 Cu-W体系热力学计算与工艺选择 |
| 4.2.1 钨-铜两相热力学分析 |
| 4.2.2 反应过程热力学分析与参数选择 |
| 4.3 溶胶凝胶法粉末合成过程研究 |
| 4.3.1 复合粉末煅烧过程研究 |
| 4.3.2 氧化物粉末还原过程研究 |
| 4.4 溶胶凝胶法制备Cu-W合金组织与性能研究 |
| 4.4.1 粉末压制性研究 |
| 4.4.2 块体烧结过程研究 |
| 4.4.3 合金组织形貌表征 |
| 4.4.4 机械性能与导电性能研究 |
| 4.5 小结 |
| 5 气-固原位反应法制备钨弥散强化铜合金研究 |
| 5.1 制备路线与研究方法 |
| 5.2 球磨过程中粉末组织特征演变 |
| 5.2.1 不同球磨参数对合金粉末的影响 |
| 5.2.2 球磨合金粉末的形貌分析 |
| 5.3 还原过程中粉末组织特征演变 |
| 5.3.1 还原后粉末的组织与形貌分析 |
| 5.3.2 还原过程固态扩散反应机理 |
| 5.3.3 还原过程中氢气扩散行为分析 |
| 5.4 Cu-W合金加工过程与性能研究 |
| 5.4.1 热加工组织与力学性能分析 |
| 5.4.2 冷加工组织与力学性能分析 |
| 5.5 Cu-W合金组织稳定性与性能研究 |
| 5.5.1 Cu-W合金组织稳定性研究 |
| 5.5.2 Cu-W合金力学性能稳定性研究 |
| 5.5.3 Cu-W合金导电性能研究 |
| 5.6 小结 |
| 6 MCP法制备复合相钨弥散强化铜合金研究 |
| 6.1 制备路线与研究方法 |
| 6.2 MCP法粉末合成过程研究 |
| 6.2.1 粉末合成过程热力学分析 |
| 6.2.2 粉末合成过程相演变分析 |
| 6.2.3 Cu-W-TiO_2粉末原位合成组织表征 |
| 6.2.4 Cu-W-Al_2O_3粉末原位合成组织表征 |
| 6.3 Cu-W-TiO_2合金研究 |
| 6.3.1 Cu-W-TiO_2合金微观组织研究 |
| 6.3.2 Cu-W-TiO_2合金性能研究 |
| 6.4 Cu-W-Al_2O_3合金研究 |
| 6.4.1 Cu-W-Al_2O_3合金微观组织研究 |
| 6.4.2 Cu-W-Al_2O_3合金性能研究 |
| 6.5 复合相钨弥散强化铜合金高温稳定性分析 |
| 6.5.1 复合相钨弥散强化铜力学性能稳定性研究 |
| 6.5.2 复合相钨弥散强化铜组织结构稳定性研究 |
| 6.6 小结 |
| 7 钨弥散强化铜高温组织演变与强化相结构研究 |
| 7.1 实验过程与研究方法 |
| 7.2 Cu-W合金高温退火性能与组织演变研究 |
| 7.2.1 退火对Cu-W合金强度的影响 |
| 7.2.2 退火对Cu-W合金硬度的影响 |
| 7.2.3 高温退火后合金结构演化分析 |
| 7.3 W弥散强化相结构与界面组织研究 |
| 7.3.1 W颗粒结构表征 |
| 7.3.2 W颗粒高温粗化机理 |
| 7.4 Cu-W界面结构理论计算 |
| 7.4.1 Cu-W体系的分子动力学计算模型与参数选择 |
| 7.4.2 Cu-W稳态界面构建与预测 |
| 7.4.3 Cu-W界面结构计算拟合 |
| 7.5 个结 |
| 8 结论与创新点 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）应用同步辐射光电子能谱等表面科学技术原位研究Cu基模型催化剂的结构与稳定性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 附录 专有名词缩写表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Cu基催化剂 |
| 1.2.1 Cu基催化剂的研究现状 |
| 1.2.2 Cu基催化剂的制备方法 |
| 1.2.3 Cu基模型催化剂的应用 |
| 1.2.4 Cu_xO/Cu模型催化剂研究进展 |
| 1.2.5 FeOx/Cu模型催化剂研究进展 |
| 1.2.6 Cu/CeO_(2-x)模型催化剂研究进展 |
| 1.3 本文的选题思路和主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 光电子能谱(Photoemission spectroscopy, PES) |
| 2.1.1 基本原理 |
| 2.1.2 光电子能谱的分类 |
| 2.2 扫描隧道显微镜(Scanning tunneling microscopy, STM) |
| 2.2.1 扫描隧道显微镜的基本原理 |
| 2.2.2 扫描隧道显微镜的基本组成 |
| 2.2.3 扫描隧道显微镜的工作模式 |
| 2.3 低能电子衍射(Low energy electron diffraction,LEED) |
| 2.4 红外光谱技术(Infrared spectroscopy, IR) |
| 2.4.1 红外光谱分析原理 |
| 2.4.2 红外光谱的基本组成 |
| 2.4.3 红外反射吸收光谱技术(RAIRS)在表面科学上的应用 |
| 2.5 程序升温脱附(Temperature programmed desorption,TPD) |
| 2.6 实验装置介绍 |
| 2.6.1 国家同步辐射实验室催化与表面科学实验站介绍 |
| 2.6.2 中科合成油公司表面科学实验室介绍 |
| 参考文献 |
| 第3章 甲酸在Cu_xO/Cu(100)表面的吸附分解路线研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验内容 |
| 3.3 实验结果 |
| 3.3.1 三种不同氧覆盖度的Cu(100)表面的制备 |
| 3.3.2 甲酸分子在不同氧覆盖度的Cu(100)表面的吸附 |
| 3.3.3 甲酸盐物种的分解路线研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 FeO_x/Cu(100)倒置模型催化剂的制备和界面性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验内容 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.3.1 亚单层FeO(111)薄膜在Cu(100)表面的生长 |
| 4.3.2 多层FeO_x薄膜在Cu(100)表面的生长 |
| 4.3.3 FeO(111)/Cu_xO/Cu(100)界面氧活性的研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 Cu与部分还原CeO_(2-x)(111)薄膜的界面相互作用研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验内容 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 室温条件下Cu在CeO_(2-x)(111)面上的生长 |
| 5.3.2 Cu纳米颗粒在CeO_(1.75)(111)表面上热稳定性的研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 在攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（3）Na+离子在Al（111）及辐照后HOPG表面的电荷转移研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 电荷转移的研究背景 |
| 1.2 碱金属正离子在金属表面散射的电荷转移研究现状 |
| 1.3 碱金属正离子与新型材料散射的电荷转移研究现状 |
| 1.4 HOPG表面的电荷转移实验研究 |
| 1.5 HOPG辐照缺陷的研究意义及研究现状 |
| 1.6 本论文的创新点与内容安排 |
| 第二章 电荷转移涉及的基本概念 |
| 2.1 离子-表面相互作用 |
| 2.1.1 两体碰撞 |
| 2.1.2 相互作用势 |
| 2.1.3 沟道效应 |
| 2.2 共振电荷转移 |
| 2.2.1 Jellium模型(自由电子气模型) |
| 2.2.2 能级的移动与展宽 |
| 2.2.3 共振电荷转移 |
| 2.2.4 平行速度效应 |
| 2.2.5 镜像电荷吸引作用 |
| 2.3 俄歇电荷转移 |
| 2.4 碰撞诱导的电子激发 |
| 2.5 辐照缺陷的产生 |
| 第三章 实验仪器和技术 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 超高真空系统 |
| 3.3 表面处理技术 |
| 3.3.1 样品表面清洁 |
| 3.3.2 样品表面辐照 |
| 3.4 飞行时间散射反冲谱仪 |
| 3.4.1 仪器介绍 |
| 3.4.2 表面成分分析 |
| 3.5 电荷转移实验技术 |
| 3.5.1 仪器介绍 |
| 3.5.2 实验测量 |
| 第四章 Na~+离子在Al(111)表面散射的电荷转移研究 |
| 4.1 实验结果 |
| 4.1.1 表面处理与分析 |
| 4.1.2 Na~+离子在Al(111)表面的中性化研究 |
| 4.2 理论描述 |
| 4.3 实验结果的分析与讨论 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 Na~+离子在HOPG缺陷表面散射的电荷转移研究 |
| 5.1 实验结果 |
| 5.1.1 表面处理与分析 |
| 5.1.2 Na~+离子在HOPG缺陷表面的中性化研究 |
| 5.2 理论计算 |
| 5.2.1 第一性原理计算 |
| 5.2.2 HOPG的电子态密度 |
| 5.3 实验结果的分析与讨论 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）电沉积金凸点及溅射沉积UBM层薄膜的分子模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 新型电子封装技术及凸点互连技术 |
| 1.2 凸点材料与制备技术 |
| 1.2.1 常用凸点材料 |
| 1.2.2 制备方法 |
| 1.3 金属电沉积技术的研究 |
| 1.3.1 实验研究 |
| 1.3.2 微观模拟研究 |
| 1.4 UBM层材料与制备技术 |
| 1.4.1 常用UBM层材料 |
| 1.4.2 UBM层制备方法 |
| 1.5 金属薄膜溅射沉积的研究 |
| 1.5.1 实验研究 |
| 1.5.2 分子动力学模拟研究 |
| 1.6 研究目的及意义 |
| 1.7 本文的主要工作 |
| 第二章 分子模拟的理论与方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子动力学模拟的基本思想与原理 |
| 2.2.1 积分计算方法 |
| 2.2.2 系综及控制方法 |
| 2.2.3 边界条件 |
| 2.3 蒙特卡洛仿真模拟 |
| 2.3.1 随机数 |
| 2.3.2 蒙特卡洛模拟的基本步骤 |
| 2.3.3 动力学蒙特卡洛 |
| 2.4 势函数模型与理论 |
| 2.4.1 两体势 |
| 2.4.2 三体势 |
| 2.4.3 多体势 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 凸点下UBM层沉积的分子动力学模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 薄膜沉积的分子动力学模型建立 |
| 3.3 仿真结果分析 |
| 3.3.1 薄膜生长过程 |
| 3.3.2 沉积参数对表面粗糙度的影响 |
| 3.3.3 沉积参数对界面混合程度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 金凸点电沉积的蒙特卡洛模拟及微观形貌分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 动力学蒙特卡洛模型的描述与建立 |
| 4.2.1 模型算法流程描述 |
| 4.2.2 模型中的物理事件与关键步骤的处理方法 |
| 4.3 仿真结果分析 |
| 4.3.1 工艺参数对表面形貌的影响 |
| 4.3.2 多参数对表面粗糙度的影响 |
| 4.3.3 电沉积中的迁移事件 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文的总结 |
| 5.2 下一步工作与展望 |
| 5.2.1 存在问题 |
| 5.2.2 下一步展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）低能Cu13团簇沉积薄膜的分子动力学模拟研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 分子动力学模型 |
| 3 结果分析 |
| 3.1 生长模式 |
| 3.2 表面粗糙度 |
| 3.3 缺陷分布 |
| 3.4 外延度 |
| 4 总结 |
（6）Cu13团簇在Fe（001）表面沉积成膜的分子动力学模拟研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金属磁性多层膜的研究和应用 |
| 1.2 沉积成膜的分子动力学模拟现状 |
| 1.3 研究目的 |
| 第二章 分子动力学模拟基础知识 |
| 2.1 分子动力学方法基本原理 |
| 2.2 势函数 |
| 2.2.1 对势 |
| 2.2.2 多体势 |
| 2.3 牛顿运动方程的数值求解 |
| 2.4 系综的描述 |
| 2.4.1 微正则系综 |
| 2.4.2 正则系综 |
| 2.5 周期性边界条件 |
| 第三章 团簇沉积成膜分子动力学模拟程序的实现 |
| 3.1 程序流程 |
| 3.2 设定程序的控制参数 |
| 3.2.1 时间步长 |
| 3.2.2 团簇沉积率 |
| 3.3 初始条件 |
| 3.3.1 初始位置 |
| 3.3.2 初始速度 |
| 3.4 原子间相互作用力的计算及优化 |
| 3.4.1 原子间相互作用力的计算 |
| 3.4.2 原子间相互作用力计算的优化方法 |
| 3.5 模拟结果表征量 |
| 第四章 Cu_(13)团簇在Fe(001)表面沉积成膜的分子动力学模拟 |
| 4.1 分子动力学模拟模型 |
| 4.2 模拟结果分析与讨论 |
| 4.2.1 薄膜生长方式 |
| 4.2.2 薄膜外延度 |
| 4.2.3 薄膜表面粗糙度 |
| 4.2.4 薄膜内缺陷分布 |
| 4.2.5 薄膜结合强度 |
| 4.2.6 界面混合程度 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（7）低能Cu原子和Cu13团簇与Fe（001）衬底作用的分子动力学模拟（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的 |
| 第二章 分子动力学模拟的基本知识 |
| 2.1 势函数 |
| 2.1.1 对势 |
| 2.1.2 多体势 |
| 2.1.3 紧束缚势 |
| 2.1.4 Finnis-Sinclair势 |
| 2.2 牛顿运动方程的数值解法 |
| 2.2.1 Verlet算法 |
| 2.2.2 势函数和力场的截断 |
| 2.3 原子间作用力的计算和优化 |
| 2.3.1 Verlet列表法 |
| 2.3.2 元胞链接列表法 |
| 2.3.3 Verlet-元胞链接列表法 |
| 2.4 系综描述 |
| 2.4.1 微正则系综(NVE) |
| 2.4.2 正则系综(NVT) |
| 2.5 周期性边界条件和积分时间步长 |
| 第三章 低能Cu原子与Fe(001)衬底间的相互作用 |
| 3.1 模拟模型及初始条件 |
| 3.2 模拟结果分析 |
| 3.2.1 平均动能 |
| 3.2.2 结构常数 |
| 3.2.3 平均迁移距离 |
| 本章小结 |
| 第四章 低能Cu原子和Cu_(13)团簇与Fe(001)衬底间的相互作用的对比 |
| 4.1 模拟模型 |
| 4.2 模拟结果分析 |
| 4.2.1 平均动能曲线 |
| 4.2.2 平均质心高度曲线 |
| 4.2.3 平均迁移距离曲线 |
| 4.2.4 最终形貌 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结及后续工作 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 后续工作 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 一、发表论文 |
| 二、参与课题 |
| 致谢 |
（8）离散结构表面复合金属氢分离膜特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 氢能概述 |
| 1.2 氢分离技术 |
| 1.3 膜分离技术概述 |
| 1.3.1 不同种类分离膜比较 |
| 1.3.2 金属膜的渗氢机理 |
| 1.4 金属钯及其合金膜材料的研究现状 |
| 1.5 钯复合膜发展现状及现存的问题 |
| 1.5.1 钯复合膜的制备方法 |
| 1.5.2 钯复合膜存在的问题及载体的选择 |
| 1.6 解决方案及研究内容 |
| 2 离散结构表面复合金属膜的透氢性能及膜成本 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 等效氢渗透系数的计算 |
| 2.2.1 半球体的嵌入颗粒 |
| 2.2.2 圆锥体的嵌入颗粒 |
| 2.2.3 短圆柱体的嵌入颗粒 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 离散结构表面复合金属膜结构热稳定性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模型与方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 钯层厚度对致密结构复合金属膜热应力的影响 |
| 3.3.2 颗粒大小对离散结构复合金属膜热应力的影响 |
| 3.3.3 嵌入形状（和深度）对离散结构复合金属膜热应力的影响 |
| 3.3.4 颗粒间距对离散结构复合金属膜热应力的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 离散结构表面复合金属膜的冷喷涂制备及形貌分析 |
| 4.1 冷喷涂技术概况 |
| 4.1.1 冷喷涂技术特点及涂层形成机理 |
| 4.1.2 冷喷涂设备的发展 |
| 4.1.3 冷喷涂涂层性能表征 |
| 4.2 离散结构复合膜制备的实验准备 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 实验材料及制样 |
| 4.2.3 实验参数及颗粒沉积速度 |
| 4.3 离散结构复合金属膜形貌分析 |
| 4.3.1 离散结构复合金属膜表面形貌 |
| 4.3.2 单颗粒撞击形貌 |
| 4.3.3 后续颗粒撞击形貌 |
| 4.3.4 颗粒撞击不同基体的形貌 |
| 4.3.5 碰撞区域元素分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 冷喷涂过程中颗粒碰撞沉积基体的分子动力学模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 分子动力学（MD）模拟简介 |
| 5.2.1 分子动力学模拟基本原理 |
| 5.2.2 牛顿运动方程的数值积分方法 |
| 5.2.3 模拟系综 |
| 5.2.4 边界条件 |
| 5.2.5 模拟时间步长的选取 |
| 5.2.6 原子间相互作用势函数 |
| 5.3 计算模型与方法 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 团簇沉积基体的微观过程 |
| 5.4.2 不同因素对团簇碰撞沉积的影响 |
| 5.4.3 界面合金形成及团簇结构重整 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 后续研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A. 作者在攻读学位期间发表的论文 |
| B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目 |
（9）Cu团簇沉积到Fe（001）表面的分子动力学模拟（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金属磁性多层膜的实验研究及应用 |
| 1.2 薄膜制备技术简介 |
| 1.3 团簇沉积的分子动力学模拟研究情况 |
| 1.4 本文研究目的和内容 |
| 第二章 分子动力学方法理论基础 |
| 2.1 基本原理 |
| 2.2 原子间相互作用势函数 |
| 2.2.1 对势 |
| 2.2.2 多体势 |
| 2.3 牛顿运动方程的数值解法 |
| 2.3.1 Verlet算法 |
| 2.3.2 Gear预测校正算法 |
| 2.4 系综描述 |
| 2.4.1 微正则系综 |
| 2.4.2 正则系综 |
| 2.5 分子动力学模拟的主要技术 |
| 2.5.1 积分时间步长的选取 |
| 2.5.2 简化单位 |
| 2.5.3 势函数和力场的截断 |
| 2.5.4 周期性边界条件及最近镜像 |
| 2.5.5 原子间相互作用力的计算 |
| 2.5.6 原子作用力计算的优化算法 |
| 2.6 分子动力学模拟结果的表征与分析 |
| 2.6.1 从微观模拟结果到宏观物理量的计算 |
| 2.6.2 微观模拟结果的表征 |
| 第三章 分子动力学模拟程序的实现及验证 |
| 3.1 分子动力学模拟程序流程 |
| 3.2 初始条件 |
| 3.2.1 初始位置 |
| 3.2.2 初始速度 |
| 3.3 势函数的验证 |
| 3.4 本文模拟程序的验证 |
| 3.4.1 bcc结构Fe的Free EMD模拟程序验证 |
| 3.4.2 bcc结构Cu和fcc结构Cu的Free EMD模拟程序验证 |
| 3.4.3 Ll_2结构Cu_3Fe和Ll_2结构Fe_3Cu的Free EMD模拟程序验证 |
| 3.4.4 原子间相互作用力优化算法的验证 |
| 3.4.5 恒温EMD模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Cu团簇软着陆沉积到Fe(001)表面的分子动力学模拟 |
| 4.1 模拟计算模型 |
| 4.2 团簇软着陆沉积结果分析 |
| 4.2.1 原子平均动能随时间演化 |
| 4.2.2 团簇的着陆过程 |
| 4.2.3 团簇在衬底表面上的扩散 |
| 4.2.4 团簇在衬底表面上的重构情况 |
| 4.2.5 团簇与衬底之间的相互作用势能 |
| 4.2.6 团簇沉积的最终形貌 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 初始入射能量范围为0.1～10.0 eV/atom的低能Cu团簇沉积到Fe(001)表面的分子动力学模拟 |
| 5.1 模拟计算模型 |
| 5.2 模拟结果分析与讨论 |
| 5.2.1 原子平均动能随时间的演化 |
| 5.2.2 团簇质心高度 |
| 5.2.3 团簇沉积微观过程 |
| 5.2.4 团簇扩散指数 |
| 5.2.5 团簇外延度 |
| 5.2.6 团簇与衬底相互作用势能 |
| 5.2.7 团簇沉积的最终形貌 |
| 5.2.8 当衬底温度为800 K时,模拟时间由40.0 ps延长至1.0 ns对团簇沉积效果的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 初始入射能量范围为10.0～30.0 eV/atom的载能Cu团簇沉积到Fe(001)表面的分子动力学模拟 |
| 6.1 模拟计算模型 |
| 6.2 模拟结果分析与讨论 |
| 6.2.1 衬底中缺陷产生数目随时间的演化 |
| 6.2.2 团簇沉积微观过程 |
| 6.2.3 衬底表面损伤情况 |
| 6.2.4 团簇的扩散情况 |
| 6.2.5 团簇外延度及团簇与衬底相互作用势能 |
| 6.2.6 当衬底温度为800 K时,模拟时间由40.0 ps延长至1.0 ns对团簇沉积效果的影响 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 7.1 本文主要结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（10）铜银和氮化钛薄膜沉积过程及纳米压入变形行为的MD模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 薄膜制备与生长 |
| 1.2.1 制备技术 |
| 1.2.2 生长机理 |
| 1.3 薄膜沉积的原子模拟研究进展 |
| 1.3.1 分子动力学模拟的适用性 |
| 1.3.2 团簇沉积的 MD 模拟 |
| 1.3.3 原子沉积的 MD 模拟 |
| 1.4 薄膜力学性能测试技术的发展 |
| 1.4.1 单轴拉伸试验 |
| 1.4.2 弯曲试验 |
| 1.4.3 纳米压痕试验 |
| 1.5 材料微观变形行为的研究进展 |
| 1.5.1 纳米压痕的原子模型 |
| 1.5.2 压入深度与载荷的不连续现象 |
| 1.5.3 可逆塑性 |
| 1.5.4 孪晶界的影响 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 数值模拟与实验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模拟的理论与分析方法 |
| 2.2.1 MD 模拟的基本原理与关键技术 |
| 2.2.2 MS 模拟的基本原理 |
| 2.2.3 计算的加速方法 |
| 2.2.4 原子模拟的实现 |
| 2.2.5 晶体结构和缺陷的判定方法 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 实验方案 |
| 2.3.2 实验设备与工艺 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 势函数的改进与构建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 EAM 势的基本原理 |
| 3.2.1 EAM 的基本思想 |
| 3.2.2 函数的插值逼近 |
| 3.3 Cu-Ag 体系 EAM 势的选取和改进 |
| 3.3.1 EAM 势计算的 Cu、Ag 单质的基本特性 |
| 3.3.2 EAM 势的改进 |
| 3.4 2NN MEAM 势的基本原理及公式推导 |
| 3.4.1 径向截断函数与多体屏蔽函数 |
| 3.4.2 嵌入能 |
| 3.4.3 背景电子密度 |
| 3.4.4 晶体结构的形状因子 |
| 3.4.5 对势 |
| 3.4.6 力的计算 |
| 3.5 2NN MEAM 势的程序化 |
| 3.6 Ti-N 体系 2NN MEAM 势的构建 |
| 3.6.1 MEAM 模型的参数 |
| 3.6.2 Ti-N 体系 2NN MEAM 模型参数的确定 |
| 3.7 Ti-N 体系 2NN MEAM 势的验证 |
| 3.7.1 Ti-N 体系体结构稳定性 |
| 3.7.2 B1 TiN 弹性特性 |
| 3.7.3 B1 TiN 表面能 |
| 3.7.4 B1 TiN 热性能 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 薄膜原子沉积的分子动力学模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 原子沉积的 MD 模型 |
| 4.2.1 基底模型 |
| 4.2.2 入射原子模型 |
| 4.2.3 虚拟墙模型 |
| 4.2.4 模型参数 |
| 4.3 Cu、Ag 薄膜异质生长的 MD 模拟研究 |
| 4.3.3 沉积参数对表面粗糙度的影响 |
| 4.4 Cu、Ag 薄膜异质生长的实验研究 |
| 4.4.1 Cu 薄膜在 Ag(001)基底上的生长 |
| 4.4.2 偏压对表面粗糙度的影响 |
| 4.5 TiN 薄膜在 TiN(001)基底上生长的 MD 模拟研究 |
| 4.5.1 N、Ti 原子在 TiN(001)表面的初始吸附行为 |
| 4.5.2 TiN 薄膜的生长过程 |
| 4.5.3 沉积条件对 TiN 薄膜中空位浓度的影响 |
| 4.5.4 沉积条件对 N、Ti 原子瞬时吸附行为的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 薄膜纳米压痕微观变形行为的分子静力学模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 纳米压痕实验的基本原理 |
| 5.2.1 弹性接触的 Hertz 理论 |
| 5.2.2 数据分析方法 |
| 5.3 薄膜纳米压痕的 MS 模型 |
| 5.3.1 薄膜与压头模型 |
| 5.3.2 压入深度的定义 |
| 5.3.3 模型参数及其对 Hertz 假设的背离 |
| 5.4 纳米压痕过程中载荷不连续的机制 |
| 5.4.1 载荷突降的机制 |
| 5.4.2 载荷突升的机制 |
| 5.5 纳米压痕过程中的后继变形行为 |
| 5.5.1 加载时的缺陷演化 |
| 5.5.2 卸载时的缺陷演化 |
| 5.5.3 不同变形阶段弹性模量的比较 |
| 5.6 (111)薄膜纳米压痕塑性变形的特征 |
| 5.7 接触面积 Ac的投影法计算 |
| 5.7.1 投影 Voronoi 图法 |
| 5.7.2 边界补偿投影多边形法 |
| 5.7.3 不同方法计算的 Ac的比较 |
| 5.7.4 压痕硬度 HIT的投影法与 Oliver-Pharr 法计算的比较 |
| 5.8 压头参数对纳米压痕模拟结果的影响 |
| 5.8.1 穿透深度 |
| 5.8.2 迭代步数 |
| 5.8.3 初始位错发射的临界载荷和约化弹性模量 |
| 5.9 孪晶界对薄膜纳米压痕中变形行为的影响 |
| 5.9.1 带孪晶界薄膜纳米压痕的 MS 模型 |
| 5.9.2 无缺陷 Ag 膜纳米压痕中变形行为 |
| 5.9.3 带孪晶界 Ag 膜纳米压痕中变形行为 |
| 5.10 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、低能Cu_6团簇在Cu(001)表面和Au(001)表面沉积的分子动力学模拟研究（论文参考文献）
- [1]钨弥散强化铜合金制备及性能研究[D]. 陆天行. 北京科技大学, 2021(01)
- [2]应用同步辐射光电子能谱等表面科学技术原位研究Cu基模型催化剂的结构与稳定性[D]. 李贵航. 中国科学技术大学, 2021
- [3]Na+离子在Al（111）及辐照后HOPG表面的电荷转移研究[D]. 刘品阳. 兰州大学, 2020(09)
- [4]电沉积金凸点及溅射沉积UBM层薄膜的分子模拟研究[D]. 袁林啸. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [5]低能Cu13团簇沉积薄膜的分子动力学模拟研究[J]. 张世旭,刘惠伟,贺亦文,张梅玲,李公平. 原子核物理评论, 2019(02)
- [6]Cu13团簇在Fe（001）表面沉积成膜的分子动力学模拟研究[D]. 刘惠伟. 兰州大学, 2019(09)
- [7]低能Cu原子和Cu13团簇与Fe（001）衬底作用的分子动力学模拟[D]. 陈炫芝. 兰州大学, 2016(11)
- [8]离散结构表面复合金属氢分离膜特性研究[D]. 王坤. 重庆大学, 2016(03)
- [9]Cu团簇沉积到Fe（001）表面的分子动力学模拟[D]. 张世旭. 兰州大学, 2014(01)
- [10]铜银和氮化钛薄膜沉积过程及纳米压入变形行为的MD模拟[D]. 徐振海. 哈尔滨工业大学, 2012(04)