《橫向界面生長中襯底效應的理論研究》是依託南京大學，由舒大軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：橫向界面生長中襯底效應的理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：舒大軍
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
界面生長是島狀結構在異質襯底上的橫向鋪展過程，通過在橫向生長前沿與異質襯底形成的凹角處不斷形成晶核而進行。近年來若干實驗表明，橫向生長的獨特界面環境可能對生長結構和形貌產生重要影響：由於生長面和異質襯底的表面性質的不同，橫向生長前沿存在非對稱的表面能，從而導致凹角處晶核的晶向產生旋轉並引入應力。一方面，不匹配的晶向和引入的應力將產生缺陷，從而影響結構的使用價值；另一方面，應力的弛豫產生長程有序結構，又提供了新的套用可能。因此，深入理解和控制界面生長中異質襯底的效應具有重要的意義。課題將結合研究小組的實驗觀察，藉助理論分析和計算機模擬，研究襯底導致的晶向旋轉動力學和微觀機制，完善對橫向生長物理過程的認識，為改進異質外延生長技術和製備納米有序結構提供可能的新思路。
結題摘要
《橫向界面生長中襯底效應的理論研究》課題旨在從原子尺度上了解界面生長過程中襯底的效應，完善我們對界面生長的系統認識。具體實施過程中，我們結合第一性原理計算模擬和連續介質生長動力學理論，系統地研究了表面擴散等過程對襯底的依賴行為，從而理解界面如何影響界面生長模式和生長形貌。通過該課題的研究，我們得到了如下一些有意義的結論。（1）襯底導致的表面擴散性質改變和原子沉積率分布對生長的綜合影響，可以用“特徵半徑”來進行描述。當生長初期的成核半徑大於該特徵半徑時，沉積原子的禁止作用對納米棒的形成是必不可少的條件。當初始島的半徑小於該特徵半徑時，納米棒生長自發實現。納米棒的穩定尺寸由此特徵半徑最終決定。以氧化鋅納米棒生長系統為例的實驗證實了我們的部分理論。（2）通過第一性原理的計算模擬，研究了以二氧化鈦為代表的金屬氧化物表面缺陷的形成和擴散性質及其對外應變的依賴關係，給出了表面氧空位缺陷種類隨著外應變而變化的相圖。（3）研究了二氧化鈦表面力學性質，以及外應變作用下各表面相對穩定性的改變，據此提出了選擇合適襯底來生長二氧化鈦高反應活性表面的可能途徑。課題的研究有助於我們進一步選擇所需要的生長機制，實現特殊的生長形貌和物理化學性質。尤其是對於二氧化鈦體系，我們的研究使得物理方法控制表面反應活性稱為可能，這將推動二氧化鈦更廣泛的套用。
