Monte Carlo模拟薄膜生长的研究

阐述了Monte Carlo方法在薄膜生长中的应用和最新进展;简要论述了Monte Carlo算法的类型及各自的特点;结合MonteCarlo方法的特点,提出了模拟薄膜生长的模型以及处理方法.同时,归纳出MonteCarlo模拟薄膜生长需要解决的主要问题.     

Cu薄膜三维生长的Monte Carlo模拟

利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟了Cu薄膜在四方基底上的三维生长过程。模型中考虑了三个主要的原子热运动过程:原子沉积、原子扩散、原子脱附,各过程发生的概率是由各运动的速率来决定的。讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖度对Cu薄膜的表面形貌及表面粗糙度的影响。模拟结果表明:随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,薄膜以层状生长方式生长;Cu薄膜表面粗糙度随温度的升高而减小,当基底温度处于某一临界温度之内时,表面粗糙度随沉积速率的变化很大,但当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随沉积速率的变化很小;薄膜的粗糙度与薄膜亚单层的形核密切相关。     

用改进的Monte Carlo算法模拟晶粒生长

材料微观组织结构决定材料的宏观力学性能.Potts模型是实现晶粒生长过程仿真的一种重要方法.在Radhakrishnan和Zacharia提出的Monte Carlo算法的基础上提出了一种改进的Monte Carlo算法,利用该算法对晶粒生长过程进行了模拟,模拟的微观组织多为等轴晶,晶粒生长指数为0.512.模拟结果表明,该算法能够准确模拟晶粒生长过程.     

VAc-BA乳液共聚实验及Monte Carlo模拟

改变加料速率作了４组ＶＡｃ－ＢＡ半连续乳液共聚的实验，测定了动力学并建立了简化的动力学模型，用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法模拟了反应过程中共聚物链段组成的分布，模拟了同种单体的最长链段长度，它可惟作为微观相分离程度，微区尺寸大小的判据，模拟结果和文献报道进行了对照，对玻璃化温度这一聚合物溶混性的判断标准进行了补充和说明。     

碳纳米管形成机理的Monte Carlo模拟

采用蒙特卡罗方法研究了碳纳米管生长初期"碳帽"的形成过程,并且考察了碳原子的添加速率对其形成过程的影响.模拟在立方元胞中进行,先随机放置一个金属团簇和一些碳原子形成共熔体,然后在距离共熔体表面0.6 nm处释放碳原子.模拟结果表明,碳原子首先吸附在金属团簇的表面,然后扩散到团簇中.当碳原子在团簇中的浓度达到饱和后,在镍团簇的另一侧析出,形成"碳帽"结构.碳原子的添加速率太快,不利于形成碳帽,甚至形不成"碳帽".     

溅射沉积Cu膜生长的Monte Carlo模拟

在本文中,我们建立了一个较完整的基于动力学晶格蒙特卡罗方法的模拟薄膜生长的三维模型,利用该模型我们研究了溅射沉积条件下粒子的沉积角度、沉积速率以及入射能量对Cu膜生长的影响.模拟结果表明Cu膜表面粗糙度会随沉积角度和沉积速率的增大而增大,而相对密度随之减小.模拟的薄膜的三维形貌显示,在薄膜的表面存在着柱状结构,这与实验是相符的.     

Kinetic Monte Carlo模拟PVD薄膜生长的算法研究

提出kinetic Monte Carlo模拟物理气相沉积（physical vapor deposition,简写为PVD）薄膜生长的新算法：用红黑树搜索实现跃迁路径选择及系统跃迁概率更新,通过比较红黑树搜索、线性查找、满二元树搜索的计算效率,综合分析了这3种方法的时间复杂度和空间复杂度.结果表明红黑树搜索优于其它两种搜索方法,模拟效率最高,更适合用于执行大系统的kinetic Monte Carlo模拟.     

基于Monte Carlo方法对陶瓷微观结构演化的模拟

从晶粒生长概率、晶粒取向数的选择方法、晶粒和气孔的生长速度控制等方面改进了Monte Cario方法.根据晶粒生长机理模拟了在不同烧结温度、烧结时间条件下陶瓷微观结构的演化过程,并通对纳米Al2O3陶瓷在不同温度、不同时间条件下的烧结试验研究证明了模拟结果与试验结果相吻合.采用的Monte Carlo方法可以准确、快速地预测陶瓷烧结时微观结构的演化.     

两种晶粒长大Monte Carlo方法的比较

比较了两种改进的晶粒生长的Monte Carlo方法。通过比较晶粒形貌演化图和晶粒尺寸随时间的变化，发现这两种方法不仅都能够给出比Metropolis抽样更加改进的晶粒生长指数，且明显加快了模拟速度，而且晶粒大小的分布更加合理。这与正常晶粒拓扑演化和理论分析的生长动力学相符合。最后给出了两种改进的方法和Metropolis方法得到的晶粒尺寸分布曲线。     

一种考虑晶界能各向异性模拟晶粒长大的Monte Carlo方法

一般的Monte Carlo模型都没有考虑晶界能的差异。奉研究根据晶界两侧晶粒的取向差及其与重合晶界的关系提出了晶界能分布的连续函数表达式,并且将其应用于Monte Carlo模型模拟晶粒长大过程。引入了该能量函数的Monte Carlo模型模拟的结果显示,随着晶粒长大的进行,具有低能量的重合晶界百分数增大,同时该模型模拟的重合晶界百分数明显地强于未引入该能量函数的Monte Carlo模型模拟的结果。并且采用该模型模拟的微观组织更加接近于实际观察到的平衡组织。     

New method for efficient Monte Carlo–Neumann solution of linear stochastic systems

The Neumann series is a well-known technique to aid the solution of uncertainty propagation problems. However, convergence of the Neumann series can be very slow, often turning its use highly inefficient. In this article, a λ convergence parameter is introduced, which yields accurate and efficient Monte Carlo–Neumann solutions of linear stochastic systems using first order Neumann expansions. The λ convergence parameter is found as solution to a distance minimization problem, for an approximation of the inverse of the system matrix using the Neumann series. The method presented herein is called Monte Carlo–Neumann with λ convergence, or simply MC–N λ method. The accuracy and efficiency of the MC–N λ method is demonstrated in application to stochastic beam bending problems.     

Solution of the First-Passage Problem by Advanced Monte Carlo Simulation Technique

A selective Monte Carlo simulation procedure for the evaluation of the reliability of nonlinear structures subjected to dynamic loading is presented. The proposed Russian Roulette and Splitting procedure allows generation of important low-probability samples in nonlinear dynamics. This procedure is quite efficient in comparison to the straightforward Monte Carlo simulation method and allows evaluation of the nonlinear stochastic response in a very low probability domain.     

蒙特卡罗方法在无穷级数中的应用

将蒙特卡罗方法应用到无穷级数中去,证明了蒙特卡罗方法可以求收敛的无穷级数的和,也可以一定程度上判断无穷级数的敛散性.此外,通过模拟对随机变量及其参数的选择进行了讨论.     

蒙特卡罗方法模拟陶瓷晶粒生长研究进展

概述了蒙特卡罗模拟方法的基本原理和思想,介绍了陶瓷烧结过程中,蒙特卡罗分别模拟单相系统和二相系统中晶粒生长的模型,综述了国内外蒙特卡罗方法模拟陶瓷烧结过程中晶粒生长的研究进展,指出了当前该研究领域中存在的问题,提出了今后发展的主要方向:将模型与具体材料和实际工艺联系起来,模拟定量化,并向三维模拟发展,以解决实际问题.     

运用蒙特卡罗方法分析像增强器分辨率

介绍了运用蒙特卡罗方法分析三代微光像增强器分辨率的方法。该方法取一组随机数,来模拟像管中光电阴极受激发射的电子。综合考虑微通道板参数、第一近贴距、第二近贴距、阴极电压和荧光屏电压等影响,模拟追踪电子的运动轨迹。并根据像面上电子的落点分布来计算调制传递函数,从而确定像管的分辨率。经比较,此方法计算简单、运行快速,模拟结果与实验值的偏差不超过5%,理论模型满足实际需求,可为三代微光像增强器的设计提供参考。     

基于蒙特卡罗方法的矩形布局问题研究

根据蒙特卡罗方法产生的随机步长,控制矩形在布局空间中移动。矩形移动时,自动满足边界约束条件,简化了矩形可行域边界的计算过程。结合定位函数,得到的可行域可用于完成矩形的布局。测试结果表明,使用该方法求解矩形布局问题,布局空间90%以上被矩形占据。     

应用蒙特卡罗方法计算带置信水平的不确定度

本文介绍了一种采用蒙特卡罗统计模拟的方法来求解带置信水平的不确定度评定问题，这种方法求得的结果可使合成不确定度与置信水平精确关联，特别是高置信水平的不确定度。文中通过2个实例阐述了这种方法的运行过程并分析了结果。作者认为．这种方法可以作为有关不确定度评定标准的补充。     

薄膜生长过程中孔洞填充的蒙特卡罗模拟

在一般的材料生长过程中,由于某些实验参数控制不当,比如生长过程中过高的沉积速率会导致局部的材料中出现孔洞,这种孔洞严重影响了薄膜材料的性能.本文以铜薄膜为例,利用动力学晶格蒙特卡罗方法,模拟了不同参数条件下对孔洞缺陷的影响.所研究的实验参数有:入射截止角、衬底温度和沉积速率.模拟结果表明:孔洞缺陷填充质量的好坏与实验参数有很大的关系.适当的参数有利于孔洞缺陷的完全填充,并且能避免孔洞内再次形成空洞.因此,可以通过优化工作参数来改善薄膜材料的质量,从而提高薄膜材料的性能.     

驰豫的固体-流体界面的平衡结构:它的蒙特卡罗模拟——Ⅰ.物理模型和初步模拟结果

在考虑到固体表面原子间的键能不同于内部原子键能的基础上,建立起驰豫的固体——流体界面模型。采用该模型借助蒙特卡罗方法模拟了固体——流体界面的平衡结构。发现,与常规刚性表面相比,驰豫界面比较粗糙。其粗糙度随驰豫系数的增大而增加。这与平均场理论相一致。     

Numerical simulation of point-to-plane corona discharge using a Monte Carlo method

Monte Carlo simulation techniques are used to study the dynamical properties of charged particles in point-to-plane corona discharge. The numerical model includes the release of electron-ion pairs by photoionization and secondary electron emission from cathode as well as the first Townsend ionization. The simulation results of negative corona discharge in nitrogen show that electron avalanche takes place in the region of high electric field near pin electrode and the photoionization is the essential mechanism to sustain the discharge as well as electron impact ionization.