| Popis: |
Krystalické tenké vrstvy oxidu zinečnatého jsou důležité díky kombinaci optické průhlednosti, elektrické vodivosti a piezoelektrických a pyroelektrických vlastností. Tyto funkční vlastnosti se zlepšují se zvyšující se dokonalostí krystalické struktury. V tomto článku byla použita klasická molekulární dynamika s reaktivním potenciálem k simulaci růstu vrstev ZnOx atom po atomu na krystalický substrát. Na rozdíl od předchozích modelovacích studií byl zkoumán vliv široké škály procesních parametrů (poměr prvků x, kinetická energie přilétajících atomů a podíl rychlých atomů v toku částic) na krystalinitu vrstvy. Bylo zjištěno, že všechny parametry mají významný vliv. Proti očekávání byla nejvyšší kvalita krystalů získána pro mírně nadstechiometrické vrstvy s x > 1. Výsledky poskytují kvantitativní náhled na roli jednotlivých parametrů depozice a identifikace jejich optimálních hodnot umožňuje další zlepšení vlastností vrstvy. Crystalline zinc oxide thin films are important due to a combination of optical transparency, electrical conductivity, and piezoelectric and pyroelectric properties. These functional properties are improved with increasing perfection of the crystalline structure. In this paper, classical molecular dynamics with a reactive force field was used to simulate the atom-by-atom growth of ZnOx films on a crystalline template. Contrary to previous modeling studies, the effect of a wide range of process parameters (elemental ratio x, kinetic energy of arriving atoms, and fraction of fast atoms in the particle flux) on the film crystallinity was investigated. All the parameters were found to have a significant impact. Counterintuitively, the highest crystal quality was obtained for slightly over stoichiometric films with x > 1. The results provide quantitative insight into the role of individual deposition parameters, and the identification of their optimum values facilitates a further improvement of the film properties. |
