Математические модели процессов формирования наноразмерных пленок

Цель: разработка математических моделей процессов массопереноса и конденсации вещества, учитывающих влияние взаимодействия частиц, структуры подложки и факторов, влияющих на качество формирования наноразмерных пленок и покрытий, позволяющих оптимизировать параметры технологических процессов и повышать качество наноразмерных пленок и покрытий. Разработана математическая модель массопереноса на подложку, отличающаяся тем, что позволяет анализировать степень влияния взаимодействия частиц в процессе массопереноса и учитывает влияние макропараметров процесса (скорости потока, расхода материалов) на равномерность распределения толщины тонкой пленки. Предложена функция качества процесса конденсации материала на подложке, позволяющая находить компромиссное решение между равномерностью получаемой пленки, расходом материала, эффективностью массопереноса и шириной зоны наносимой пленки, позволяющая выбирать геометрические параметры конструкции установки и технологические параметры. Разработана математическая модель процессов конденсации, роста и отжига наноразмерных пленок, отличающаяся тем, что учитывает влияние значимых факторов (взаимодействие частиц с подложкой, кристаллическая структура подложки, скорость осаждения, температура подложки и время отжига) на качество пленки для атомов с изотропными и анизотропными связями. Разработана математическая модель роста тонких пленок при конденсации атомов с анизотропной связью с sp3 типа гибридизации, характерной для большого числа полупроводниковых материалов и пленок сложного (многокомпонентного) состава, отличающаяся тем, что учитывает влияние длины связей и углов между двумя частицами (орбиталями). Разработан численный метод моделирования процессов конденсации, роста и отжига наноразмерных пленок, объединяющий преимущества метода Монте-Карло и оптимизацию по квазиньютоновскому методу, отличающийся тем, что позволяет изменять шаг и направление движения частиц и дает количественную оценку степени влияния значимых факторов. Разработанный проблемно-ориентированный комплекс алгоритмов и программ моделирования процессов формирования тонких пленок позволяет описать процесс массопереноса, конденсации, роста и отжига при разных условиях формирования и оценить влияние факторов процесса на параметры пленки.