2-1 原子吸附合倂
目前所模擬低能量的製程系統中，由 Henderson 模型修訂入射 吸附原子間，動量的交互作用，顯示於圖 2-1。當一個入射原子 O 沿著 cd 方向傳遞，以 α 角度入射至基板法線，其原子 F 將初次碰撞 於位置 f，以 Henderson 原子模型演進的標準，此原子將可假定移動 至最近的位置 B，然而，此方法的結果將會導致非常低的堆積密度。
由實驗中可觀察出，原子在非常小的能量沉積過程中，當原子 到達基板後仍然攜帶有相當的能量，舉例來說，Zhou，Johnson 與 Wadley [20]發現，在原子合併為晶粒之前，若鎳原子攜帶 0.1 eV 的 熱能，於表面原子引力場可增加高達1.0 eV 的動能，此相同的現象 也可觀察於 Gilmer [21]文獻中。
圖2- 1 Henderson 模型與動量系統示意圖
因此，動量的守恆是一個很重要的考量，當原子著地點為 ef 線 段的左邊時(迎面碰撞下)，原子 O 將可更放寬移動到發展位置 A，
且依據原子的動能大小，甚至可放寬至距離大於 A 路徑的 B 路徑。
此方法可有效模擬在低能量下一個粗糙表面，近似二元的複雜碰撞 過程[22]的動量系統。
2-2 原子擴散模型
2-2-1 活化的擴散過程
實際上，大部份沉積條件下的薄膜微結構，皆需考慮原子的擴散 作用，因此，在模擬中必須考慮沉積與擴散的條件，而獲得許多擴 散的路徑(例如：原子的座標數目，在此取決於原子跳躍的活化能大 小)，在此相關於製程的溫度與沉積速率，可在表面覆蓋而形成一層
新的原子前，藉由控制有效時間作快速的擴散過程。圖2-2，為描述 二維原子網絡中，原子可能跳躍的六個方向。
圖2- 2 原子跳躍路徑示意圖
如果以波茲曼序列假定此擴散過程，則每單位時間的原子跳躍概
置的距離，n 為在緊密堆積的模擬系統中，原子構成單層的數目，
2-2-2 計算原子跳躍的活化能
為藉由輸入 MC 的擴散模型作為計算，我們必須先研究二維模 型，對所需可能原子跳躍的每個步驟概率 pi，以完成計算不同原子 擴散路徑的活化能 (由初始與最終結構所定義)。
三維的嵌入原子模型(EAM) [24]鎳原子參數，已修訂於密集堆 積，且限制於同一平面的二維矩陣中，可用以找出二維平衡的晶格 常數與結合能，並實現於靜態的配置計算，對可能跳躍的原子能壁 進行追蹤。
表2- 1 計算二維 EAM 鎳原子跳躍的活化能模型
基本的原子跳躍結構可藉由數個鄰近作前後跳躍的原子作定 義，接近表面的結構配置，可選定於兩個塊材情況下作比較(路徑 11 與 12)，其中路徑 12，塊材僅是空隙的遷移，路徑 11 為大多數塊材，
相似於 3 對 3 的原子同等配置的擴散，此數值結果歸納在表 2-1 中。
每個原子相對移動的擴散路徑，例如：路徑 9 結合鍵解的總數相似 於塊材的空隙擴散，可知空隙在第二列的平行表面作移動；路徑13 與路徑 14 有相同起始與最後的結構，此結構的轉變由在最高平台邊 界，原子頂部的原子(如：平台的突出點)，藉由一個原子延伸至平 台上，在路徑 13，突出點經由兩個原子同時移動，以致於邊緣位置 上面的原子，崩潰而取代下面的原子，其次經原子移動使平臺擴大；
在路徑 14 中，為單一原子越過突出點的頂端。由兩者可知因原子因 崩潰而擴散的活化能，小於越過原子頂部的能量，路徑 13 與路徑 14 所描述的，皆為 Schwoebel 原子跳躍 [23]，此 Schwoebel 能壁的
定義，為不同Schwoebel 原子跳躍的活化能[25]，即平滑表面兩個鍵 解至兩個鍵解的跳躍(路徑 1)，能壁大小為0.13 eV 或 0.22 eV 之一。
2-3 結構區塊模型 (Structure Zone Model)
根據晶粒邊界能量，薄膜的成長過程為依賴製程條件下所提供 的能量，包括鍍膜原子的入射角度、工作氣體壓力、外來原子的存 在與最重要的基板溫度參數，可預期有效的相關T/Tm條件，其中T 是基板溫度，而 Tm為鍍膜物質的熔點(K)。
圖2- 3 結構區塊模型(SZM)
文獻中 Hentzell,，Grovenor, 與 Smith，依循基板溫度與鍍膜物 質熔點 T/Tm，將結構區塊模型(SZM) 整理為四個主要區塊，如圖 2-2。在區塊 I (T/Tm<0.1)情況下，有較小的原子表面遷移率，其初始 的晶粒成長，受晶粒之間的自遮蔽效應而影響重大，且晶粒邊界並 不明顯；而在區塊T (0.1<T/Tm<0.3)，為區塊 I 至區塊 II 的過渡區塊 T，其自我擴散變得可以去估計，且薄膜晶粒邊界變得明顯，為纖維 狀的晶粒排列；當逐漸升溫至區塊II (0.3<T/Tm<0.5)，薄膜表面有較 佳的遷移率，可使薄膜晶粒邊界遷移，與再結晶現象的可能發生，
且晶粒向外附生生長，發展成圓柱狀的結構；最後將其升溫至區塊 III (T/Tm>0.5)的情況下，薄膜尺度逐漸增大，由細薄的晶粒，增長 為較厚圓柱狀與等軸晶粒，此結構也可透過熱退火處理觀察得出。