Předpověď struktury vrstev ZnO a ZnOx vytvářených atom po atomu pomocí různých verzí klasické molekulární dynamiky

Bc. Kamila HANTOVÁ

Master's thesis

Abstract:

Tato práce se věnuje modelování tenkých vrstev ZnO a ZnOx pomocí různých druhů klasické molekulární dynamiky. Interakce mezi atomy je popsána pomocí Buckinghamova potenciálu a reactive force field potenciálu, které byly nalezeny v literatuře. Dále byla ověřena jejich fyzikální správnost. Simulace probíhaly za využití software LAMMPS. Pro zadání jednotlivých simulací byly nalezeny parametry pro nanášení atomů na substrát. Na krystalický substrát ZnO přilétaly jednotlivé atomy zinku a kyslíku. Byly sledovány vlastnosti vzniklých tenkých vrstev v závislosti na energii přilétajících atomů, množství pomalých atomů, teplotě simulačního prostředí a poměru množství atomů kyslíku a zinku. Ukázalo se, že jednotlivé parametry mají vliv na pórovitost a krystalitu vzniklých vrstev. V případě rozdílného množství atomů zinku a kyslíku, mělo množství kyslíku vliv na rychlost růstu a amorfnost tenké vrstvy.

Abstract:

This thesis focused on modeling of ZnO and ZnOx thin films using various types of classical molecular dynamics. The interaction between atoms is described by the empirical potential and reactive force field potential, which were found in the literature, and their physical accuracy was verified. The simulations were performed in LAMMPS software. For each simulation, the deposition parametres were found. Individual zinc and oxygen atoms were deposited on the crystalline ZnO substrate. The properties of the created thin films were observed dependent on the energy of the deposited atoms, the amount of slow atoms, the temperature of simulated area and the ratio of the number of oxygen and zinc atoms. The simulations results imply that the individual parameters have an affect to the porosity and crystallinity of the resulting layers. In the case of different amounts of zinc and oxygen atoms, the amount of oxygen affects the growth rate and amorphousness of the thin film.

Keywords

Buckinghamův potenciál, ReaxFF potenciál, ZnO, ZnOx, zinek, kyslík, wurtzite, energie, teplota, pomalé atomy, amorfní, krystalický

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 5. 2021

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Doc. Ing. Jiří Houška, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

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