Kuhn, Philipp (2007). Nichtlineare Dynamik von Oberflächeninseln unter Elektromigrationseinfluss. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Die Arbeit befasst sich mit der Bewegung von Oberflächeninseln unter Elektromigrationseinfluss im Rahmen eines Kontinuumsmodells, das mittels numerischer und analytischer Methoden untersucht wird. In dem kinetischen Regime, in dem der Massentransport ausschließlich entlang der Inselkante stattfindet, ergibt sich durch die Berücksichtigung der Anisotropie der Kristalloberfläche eine Vielfalt von Bewegungsformen, die neben schräg zum Feld laufenden Inselformen komplexes oszillatorisches Verhalten beinhaltet. Die dabei auftretenden Facetten-Orientierungen können mittels einer analytischen Theorie vorhergesagt werden. Es wird ferner ein Vergleich mit einem kinetischen Monte-Carlo-Modell durchgeführt, bei dem sich ähnliche Oszillationen zeigen, wie im Kontinuumsfall. Findet der Massentransport über Materialaustausch mit den Atomen auf der Terrasse statt, so kann gezeigt werden, dass im Fall einer Leerstelleninsel mit unendlich hoher Stufenrandbarriere die kreisförmigen stationären Lösungen immer linear stabil sind. Das mit dem Stabilitätsproblem verbundene Phänomen nicht-orthogonaler Eigenmoden wird ausführlich diskutiert. Numerische Untersuchungen für diesen Fall zeigen eine nichtlineare Instabilität, bei der ein Teil der Insel einen Finger bildet, der sich von der Insel ablöst.

Item Type: Thesis (PhD thesis)
Translated title:
TitleLanguage
Nonlinear Dynamics of electromigration-driven Surface IslandsEnglish
Translated abstract:
AbstractLanguage
This work adresses the motion of surface islands under electromigration within the framework of a continuum model, which is investigated by numerical and analytical methods. In the kinetic regime, where mass transport is exclusively along the island edge, an inclusion of the crystal anisotropy of the surface results in a broad range of migration modes, including drift motion oblique to the field direction and complex oscillatory behaviour. The emerging facet orientations can be predicted from an analytical theory. Furthermore we compare the results of the continuum model with those of kinetic monte carlo simulations, where similar oscillations occur. When mass transport is due to material exchange between terrace and island boundary, it can be shown that in the case of a vacancy island with infinitely strong step edge barrier, the stationary circular solution is always linearly stable. The phenomenon of non-orthogonal eigenmodes, which arises in this stability problem is discussed in detail. Numerical simulations for this case show a nonlinear instability, where a part of the island evolves into a finger, which detaches from the main part of the island.English
Creators:
CreatorsEmailORCID
Kuhn, Philippphilipp98@googlemail.comUNSPECIFIED
URN: urn:nbn:de:hbz:38-23349
Subjects: Physics
Uncontrolled Keywords:
KeywordsLanguage
Elektromigration , Nichtlineare Dynamik , OberflächeninselnGerman
Electromigration , Nonlinear Dynamics , Surface IslandsEnglish
Faculty: Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions: Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Institute for Theoretical Physics
Language: German
Date: 2007
Date of oral exam: 24 June 2007
Referee:
NameAcademic Title
Krug, JoachimProf. Dr.
Full Text Status: Public
Date Deposited: 11 Jun 2008 12:29
Refereed: Yes
Status: Published
URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2334

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