半导体表面上量子点的自组装和金属纳米结构的量子生长及稳定性的多尺度理论研究

纳米结构在原子尺度的人为可控性的研究已经是凝聚态物理，材料科学等交叉学科的前沿热点领域之一。采用自组装方法制备空间分布和尺寸均匀的纳米结构点阵具有良好的发展和应用前景。但是纳米结构的尺寸均匀性的物理起源仍然不清楚。可以肯定的是由于晶格失配引起的应变在其中起很重要的作用。应变如何影响微观原子扩散，纳米结构的形成和分布，还有待于进一步的研究和探讨。此外，金属纳米结构在半导体表面的量子生长也点明了一条制备功能金属纳米结构的潜在捷径。体系中的量子尺寸效应使纳米结构的生长完全不同于传统生长体系，给我们认识和理解形核和生长提出了新的挑战。我们拟采用第一性原理计算，建立和发展包含应变效应和量子尺寸效应的原子生长模型和新的高效的动力学蒙特卡洛模拟方法，研究GexSi1-x/Si(100)体系中应变对原子扩散以及量子点自组装的影响，和Pb/Si(111)体系中量子尺寸效应对金属岛的生长和稳定性的影响。