Atomik basamaklı kristal yüzeylerinin kinetik Monte Carlo yöntemi ile incelenmesi
Investigation of crystal surfaces with atomic steps by kinetic Monte Carlo technique
Yazar: MEHMET ESEN
Danışman: PROF.DR. METİN ÖZDEMİR
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tezde kristal yü zeylerin morfolojisinde meydana gelen değ isiklikler kinetik MonteCarlo yü ntemi kullanılarak incelenmistir. Yü zeyde meydana gelen olayların gecis oran-ları hesaplanmıs, atom ve molekü llerin hareketleri adım adım takip edilmis ve gecis olay-ları her hareketten sonra gü ncellenmistir. Her atomun orgü deki konumu, yü ne bağ lı hareketolasılıkları, bulunduğ u yere gü re parcacık dağ ılımı, yaptığ ı bağ lara gü re sahip olduğ u enerjideğ erleri gibi parametreler dinamik olarak saklanmıstır. Ayrıca her molekü l icin olabilecekolan olaylar ve bunların gecis olasılıkları kayda alınmıstır. Bu oranların bilinmesi MonteCarlo yü nteminin kullanılması icin gereklidir. Bu oranların ağ ırlıklarına gü re atom secimi vegideceğ i yü nü n belirlenmesi, bunların dü zenlenmesi cok fazla bilgisayar zamanı gerektirmek-tedir. Bundan dolayı gelismis arama, indeksleme, sınıï¬andırma algoritmaları yazılmıstır.Bu yü ntem kullanılarak yü zeyin basamak kenar hareketleri, ve korelasyon fonksiyonları,basamak veya yü zey burusukluğ u ile cesitli baslangıc geometrilerine sahip kristal yü zeylerininfarklı kosullar altında zamanla alacağ ı sekil sıcaklığ ın, parcacık akısının ve enerji bariy-erlerinin bir fonksiyonu olarak incelenmistir. Yü zey ile ilgili dinamik parametreler ve is-tatistiki bilgiler yü ksek hassasiyetle (nano saniye) kaydedilerek bu bilgiler daha sonra farklıü lcutlerle analiz edilmistir. Deneyler sırasında parametrelerin değ istirilmesi veya değ isenyü zey yapısının yapıyı bozmadan gü zlemlenmesi oldukca zordur veya mü mkü n olmaya-bilir, bu tezde kullanılan benzetisim yü ntemi ile bu tü r değ isiklikleri yapmak ve sonuclarınıgü zlemek mü mkü ndü r. Pahalı deney yü ntemleri kullanmadan once teorik calısmalarınongü rü lerini dikkate almak oldukca faydalıdır.Anahtar Kelimeler: Kinetik Monte Carlo, basamak, yü zey enerjisi, modelleme yü zey di-

Abstract:
In this thesis, the morhological changes on crystal surfaces is investigated by kinetic MonteCarlo simulation technique. The transition rates of surface processes are calculated, the mo-tion of atom or molecules on the surface is followed step-by-step and the transition rates areupdated after each movement. Parameters such as the position of each atom on the lattice, theprobability of motion in a direction, the local particle distribution around them, their energydepending on the bonds they make with their neighbors are recorded dynamically. Further, foreach molecule the accessible states and their probability of occurance are recorded. Knowingthese rates beforehand is necessary to use the Monte Carlo technique. To choose the atoms andthe direction they would move according to respective weight of these rates and the arrangmentof these activities requires a great deal of computer time. High level computer algorithms aredeveloped for the purposes of indexing, searching and classiï¬cation.Using this method, the movement of step edges on the surface and their correlation func-tions, surface or step roughness and the morphological changes that take place on crystal sur-faces of a certain initial shape as a function of temperature, particle ï¬ux and energy barriersare investigated. The dynamical parameters and statistical information related to the surfaceare recorded with high precision (ns scale) and they are later analyzed with various criteria. Itis hard or sometimes impossible to change certain parameters and to anaylze the surface with-out interfering with it in real experiments. With the method used in this thesis, to make thesechanges and to observe their effect is possible. Before using higly sophisticated experimentalapparatus, it is beneï¬cial to consider the predictions of theoretical studies.Key Words: Kinetic Monte Carlo, steps, surface energy, modelling, surface dynamics