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三元（铜-银-锆）吸附原子团簇表面扩散研究及其在薄膜形成中的应用

DOI：10.1002/sia.6608 期刊：Surface and Interface Analysis 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 本研究采用分子动力学技术模拟了异质三元（Cu-Ag-Zr）吸附原子团簇在Ag(111)表面的扩散行为，这对表面现象研究及三元团簇生长、三元合金薄膜形成具有重要参考价值。通过研究1Cu-1Ag-1Zr、2Cu-2Ag-2Zr、3Cu-3Ag-3Zr和4Cu-4Ag-4Zr团簇在300K、500K和700K温度下的纳米尺度表面扩散机制发现：三聚体团簇在300K时呈现跳跃、滑移和剪切扩散；六聚体、九聚体和十聚体扩散速率较低但以呼吸运动、锚定效应和集中运动为主导；500K时三聚体和六聚体出现原子交换过程，而九聚体和十聚体未观察到该现象；700K时除银吸附原子外，所有尺寸团簇均以铜/锆吸附原子的原子交换机制为主（锆原子表现更显著），并伴随单/双吸附原子（可能为锆原子）的分离与重组现象。高温下银吸附原子还会在团簇剩余吸附原子间极短间隔内弹出。值得注意的是，三聚体扩散过程中存在锆或铜吸附原子进入替代位点的吸附现象。700K时还观察到团簇邻近区域的空位产生、填充及迁移。此外，团簇扩散速率随尺寸增大而降低，随温度升高而加快。
作者： Muhammad Imran，Fayyaz Hussain，Sardar Sikandar Hayat，Rana Muhammad Arif Khalil，Tariq Munir，Muhammad Atif Sattar，Abdul Rehman，Muhammad Arshad Javid，Sheikh Aftab Ahmad
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用分子动力学技术研究异质三元（铜-银-锆）吸附原子团簇在Ag(111)表面的扩散行为，以应用于薄膜形成领域。

研究成果

三元异质吸附原子团的扩散速率随温度升高而增加，随团簇尺寸增大而减小。关键机制包括跳跃、滑移、剪切、原子交换（特别是锆吸附原子）、原子弹出以及高温下的空位相关过程。这些发现对理解和改善三元合金基薄膜的形成与稳定性具有重要意义。

研究不足

该研究仅限于采用特定EAM势函数的分子动力学模拟，可能无法完全捕捉所有量子效应或实验条件。模拟在固定温度和特定团簇尺寸下进行，可能未涵盖所有可能的场景或材料体系。使用周期性边界条件和固定底层可能会引入真实表面中不存在的伪影。

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