采用动态蒙特卡罗(kinetic Monte Carlo,简称KMC)方法研究物理气相沉积(physical vapor deposition,简称PVD)制备Ni薄膜过程中入射角度对薄膜微观结构的影响.该KMC模型中既包括入射原子与表面之间的碰撞,又包括被吸附原子的扩散.模拟中用动量机制确定被吸附原子在表面上的初始构型,用分子稳态(molecular statics,简称MS)计算方法计算扩散模型中跃迁原子的激活能.对于模拟结果,采用表面粗糙度和堆积密度作为沉积构型评价指标.研究结果表明:当沉积速率是5 μm/min,基板温度是300 K和500 K时,表面粗糙度和堆积密度曲线在入射角度等于35°时出现拐点;入射角度小于35°时,入射角度增大对表面粗糙度增加和堆积密度减小的影响很少;但是入射角度大于35°时,随入射角度增大表面粗糙度迅速增加、堆积密度迅速减小.另外,当基板温度是300 K时,入射角度对薄膜微观结构的影响程度大于基板温度为500 K时的影响程度.说明高基板温度促使原子更加充分地扩散,从而能削弱自阴影效应的作用.但是,在保证足够高基板温度和合理沉积速率的情况下,入射角度过大同样不利于致密结构形成.
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