Modelování růstu kovových nanočástic v agregační komoře magnetronového nanočásticového zdroje

Bc. Vít TEŘL

Master's thesis

Abstract:

Tato práce se zabývá růstem nanočástic v magnetronovém zdroji nanočástic a modelování procesů probíhajících ve zdroji. Cílem této práce bylo nastudovat fyzikální procesy tvorby nanočástic v plynné fázi, které nastávají ve zdroji nanočástic a na základě toho vytvořit počítačový model. Model je založený na kinetické Monte Carlo metodě. Čistá kinetická Monte Carlo by pro tuto simulaci byla nedostatečná, proto upravujeme algoritmus pomocí tzv. prahové metody (v originále Threshold method). V práci je popsána implementace tohoto modelu se všemi nutnými základními procesy pro vznik, růst a pohyb nanočástic v komoře. Hlavním výsledkem simulace je rozdělení velikostí nanočástic na výstupu ze zdroje nanočástic. V poslední části byla provedena diskuze výsledků simulace pro tři různé režimy a pro vypnutí některých procesů v simulaci. Výsledky byly porovnány s experimentálními výsledky. Pro některé parametry simulace model odhaduje trendy experimentálních výsledků přesně, pro jiné je daný model nedostatečný a je provedena diskuze, které limitace modelu je vhodné vylepšit.

Abstract:

This work deals with the growth of nanoparticles in a magnetron nanoparticle source and modelling of the processes occurring in the source. The aim of this work was to study the physical processes of nanoparticle formation in the gas phase that occur in the nanoparticle source and to develop a computer model based on this. The model is based on the kinetic Monte Carlo method. A pure kinetic Monte Carlo would be insufficient for this simulation, so we modify the algorithm using the Threshold method. The implementation of this model is described in this work with all the necessary underlying processes for the formation, growth and movement of nanoparticles in the chamber. The main result of the simulation is the nanoparticle size distribution at the exit from the nanoparticle source. In the last section, there is a discussion of the simulation results for three different regimes and also with respect to turning off some processes in the simulation. The results were compared with experimental results. For some parameters of the simulation the model estimates the trends of the experimental results accurately, for others the model is insufficient and a discussion is made on which limitations of the model should be improved.

Keywords

Zdroj nanočástic, nanočástice atomů Cu, Rozdělení velikostí nanoč-\\ástic, Magnetronové naprašování, Monte Carlo metoda

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 7. 2021

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Tomáš Kozák, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Applied Sciences and Computer Engineering / Applied Physics and Physical Engineering