（凝聚态物理专业论文）应变和电场对硅表面的吸附能及结构的影响.pdf

应变和电场对硅表面的吸附能及结构的影响 摘要 在表面科学领域中，外延生长是一种极为重要的生长方式，具有广泛的应用 背景，因为通过外延生长可以得到各种各样用原子尺度表面特点表征的具有独特 结构和特殊物理、化学性质的材料。对微观的生长过程初始阶段了解的目的在于 控制生长方法。外延生长涉及诸如化学成键和原子运动的微观过程，各种各样的 因素如生长速度、衬底温度、表面再构和应力等都会影响这些过程，因此，寻找 表面生长的控制方法和手段仍然是一个具有挑战性的工作，这方面的努力已经持 续了3 0 多年。 由于表面活化剂可以诱导层状生长( 1 a y e r - b y - l a y e rg r o w t h ) ，在论文的第一 部分我们的研究将集中在这方面。异质生长涉及至少两种材料，它们的晶格常数 往往并不一致，这将会在外延薄膜中产生应力。施加外部应力也可以使外延薄膜 的再构形式发生转变。第三章中我们用基于c h a d i 模型和紧束缚格林函数的方法 计算表面应力，发现s b l s i ( 0 0 1 ) 表面的缺陷是表面应力的各向异性太大而引起的。 计算结果显示：s b s i ( 0 0 1 ) 2 x l 平行于d i m e r 方向的表面应力是1 0e v ( 1 x lc e l l ) ， 垂直于d i m e r 方向的是1 1e v l ( 1 x lc e l l ) 。通过把d i m e r 列中d i m e r 移动到邻近的 t r e n c h 中。我们构成了s b s i ( 0 0 1 ) 2 ) ( 4 ，2 x 5 和2 x 6 再构，并分别计算了它们的表 面应力。我们发现垂直于d i m e r 方向的压应力被减弱了，表面应力的各向异性也 因此减小。因此， 实验上观察到的s b s i ( 0 0 0 表面a n t i p h a s ed o m a i nb o u n d a r i e s 的形成可归结为表面应力的释放。在第四章中我们采用了第一性原理的计算，进 一步证实了这些结果，并发现s b 和b i 在s i ( 0 0 1 ) 表面的( 2 ) 再构同样是需要释 放表面应力所引发的，而且这种( 2 ”) 再构还能引起表面应力各向异性的反转。 实验上发现。这种( 2 x n ) 再构是通过空位线( v a c a n c y l i n e s ) 的形成而出现的。 虽然表面活化剂可以调制表面生长，但在生长过程完成后它往往很难被清除 干净，因此需要- - 4 中更好的控制外延生长的手段，并要求它在生长过程结束后能 够被容易地被移走。已经知道，扫描隧道显微镜( s t m ) 可以用来观察样品表面 的形貌和追踪外来原子在样品表面的扩散。由于s t m 的针尖非常靠近样品表面， 在针尖和样品表面之间会产生相当强的电场，影响外来原子在样品表面的吸附位 置以及扩散。 在论文的剩余部分中我们将集中研究这种电场对表面吸附原子的影响。我们 将显示电场可以控制表面原子的吸附，以及控制表面扩散的过程。对于电场影响 的理解，不仅仅能够解释一些s t m 或者f i m 的实验现象，还可以实现一种对表 面过程控制的新手段。 基于第一性原理计算，我们发现a g 原子在s i ( 1 1 1 ) 面上的吸附能可以被外电 场调制( 第五章) 。银原子在s i ( 1 1 1 ) 面上的吸附和扩散对外电场非常敏感。随着 外加电场的不断增强，a g 原子的稳定吸附位置会从无电场时的f c c 位到最终的 t o p 位，a g 原子在s i ( 1 1 1 ) n a i 的扩散也被加强和减弱，取决于施加的电场强度。 在没有施加外电场时，a g 原子的最稳定吸附位在f c c 位，在能量上比t o p 位低 0 5 4e v a d a t o m 。当外电场强度增加到1 2v a 时，a g 原子在f c c 位的吸附能几 乎等于在t o p 位的吸附能，进一步增强电场使得t o p 位成为最稳定吸附位。当电 场强度达到2 0v a 时，a g 原子在t o p 位的吸附能甚至比f e e 位低了o 4 9 e v a d a t o m ，a g 因此在能量上更有利于留在t o p 位。低配位的顶位在能量更有利 这样的事实能被解释为顶位比配位数更高的位置被电场引起的更强的表面 d i p o l e 。直观地通过这些图象不难看出，外电场可以作为一种新的控制表面生长 的手段，就象外加应力场一样。在第六章，我们发现，s t m 实验观察到的清洁 s i ( 0 0 1 ) 表面的对称d i m e r 并不是由于外电场而引起的。我们也发现，s i 和g e 在 s i ( 0 0 1 ) 表面的生长类似地也可以由外加电场调制，稳定的吸附位置仍然是电场敏 感的。对h g s i ( 1 1 1 ) 得出的结论可以用来解释s i 和g e 在s i ( 0 m ) 表面的扩散。 根据我们计算的结果，电场对原子吸附位置的不同影响显然是与电子有关 的。当原予吸附在衬底上，吸附原子和衬底之间将发生电荷转移，从而形成电偶 极矩。而当旖加外电场对，吸附原子和衬底之间的电荷转移由于电场的存在而将 被重新调整。不同吸附的位置将对外电场的产生不同的屏蔽，因此，这种电场效 应与原子的吸附位置有关，从而改变了不同吸附位置的吸附能。因此，外电场可 以用来控制表面的吸附和扩散。 a b s t r a c t o n ei m p o r t a n tt e c h n i q u eo fs u r f a c ep r o c e s s ，w h i c hh a saw i d er a n g eo fp o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s ，i se p i t a x i a lg r o w t h b o t hh o m o e p i t a x ya n dh e t e m e p i t a x yi ng r o w i n g c r y s t a l l i n ef i l m so nac r y s t a l l i n es u b s t r a t ep l a yak e yr o l ef o rm a n ys u r f a c ea n di n t e r f a c e p h e n o m e n a ，s i n c et h eg r o w t ho f f e r st h eo p p o r t u n i t yt oc r e a t ea r t i f i c i a lm a t e r i a l sw i t h n o v e ls t r u c t u r a l ，p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fe x t r e m e l yw e l lc h a r a c t e r i z e d s u r f a c e so na t o m i cs c a l e t h eg e n e r a lt r e n dt ot a c k l ec o m p l e x i t yi na t o m i s t i cp r o c e s s e s i nt h ee a r l ys t a g e so fg r o w t hi sg a i n e di nm e t h o d o l o g y c o n t r o l l i n gs u r f a c ep r o c e s s e s s u c ha ss u r f a c ed i f f u s i o na n ds u r f a c eg r o w t hm a yb es e e na sac h a l l e n g i n gw o r k ，s i n c e i ti n d e e di n v o l v e si nm i c r o s c o p i cs u r f a c ep r o c e s s e s ，s u c ha sm a k i n ga n db r e a k i n go f c h e m i c a lb o n d sa n da t o md y n a m i c s ，a n ds i n c ei ti si n e v i t a b l yi n f l u e n c e db yv a r i o u s f a c t o r s ，s u c h8 sd e p o s i t i o nr a t e ，s u b s t r a t et e m p e r a t u r e ，s u r f a c er e c o n s t r u c t i o na n d e x t e r n a ls t r e s s m a n ye f f o r t sh a v eb e e nm a d ei nt h i sa s p e c tt h r o u g h o u tt h el a s t3 0y e a r s i t i sw e l lk n o w nt h a ts u r f a c t a n t sc a nb eu s e dt of a c i l i t a t el a y e r - b y - l a y e r g r o w t h i nt h e f i r s tp a r to ft h et h e s i sw ef o c u so nt h i sa s p e c t i nt h eh e t e r o e p i t a x yl a t t i c em i s m a t c h b e t w e e nd e p o s i ta n ds u b s t r a t ew i l lp r o d u c es t r a i ni nt h ee p i t a x i a ll a y e r i ti sw e l lk n o w n t h a ta ne x t e m a ls w e s si m p o s e do nah e t e r o e p i t a x i a lf i l mc a nd r i v eat r a n s i t i o nf r o mo n e k i n do fs u r f a c er e c o n s t r u c t i o nt ot h eo t h e r u s i n gt h es c a t t e r i n gt h e o r e t i c a la p p r o a c h b a s e do nt h es e m i e m p i r i c a lt i g h tb i n d i n gg r e e nf u n c t i o nm e t h o d ，w ei d e n t i f i e dt h e l a r g es t r e s sa n i s o t r o p ya st h ep r i m a r yd r i v i n gf o r c eo f d e f e c t s o ns b s i ( 0 0 1 ) ( c h a p t e r3 ) 丑l cs b s i ( 0 0 1 ) 2 1s u r f a c ew a sf o u n dt ob eu n d e rat e n s i l es t r e s so f1 0e v ( 1 lc e l l ) a l o n gt h ed i r n e rb o n da n dac o m p r e s s i v es t r e s so f 1 1e v ( 1 lc e l l la l o n gt h ed i m e r r o w c a l c u l a t i o n so f t h es u r f a c es t r e s sf o rs b s i ( 0 0 1 ) 2 x 4 ，2 x 5a n d2 x 6r e c o n s t r u c t i o n s ， w h i c ha r ef o r m e db ys h i f t i n gd i m e r si nt h ed i m e rr o wt ot h ea d j a c e n tt r e n c h ，s h o w e da s i g n i f i c a n tr e l i e fo ft h ec o m p r e s s i v ec o n t r i b u t i o n t ot h es t r e s sa l o n gt h ed i m e rr o w c o m p a r i n gw i t ht h ec a s eo ft h e2 xlr e c o n s t r u c t i o n ，a n dt h u sad e c r e a s eo ft h es t r e s s a n i s o t r o p y w er e f e rs t r e s s r e l i e ft ot h ef o r m a t i o nm e c h a n i s mo fa n t i p h a s ed o m a i n b o u n d a r i e s ，w h i c hb r e a k su pt h el o n g - r a n g e2 x lo r d e ro f t h es b s i ( 0 0 1 ) s u r f a c e i tw a s f u r t h e rc o n f i r m e db ys e q u e n ta bi n i t i oc a l c u l a t i o n s ( c h a p t e r4 ) ，t h ea bi n i t i o c a l c u l a t i o n si n d i c a t e dt h a ts t r e s s 。r e l i e fs h o u l db er e s p o n s i b l e f o r t h e ( 2 。h ) r e c o n s t r u c t i o no f s ba n db io nt h es i ( 0 0 1 ) s u r f a c e a n dt h es u r f a c es t r e s sa n i s o t r o p yc a n b er e v e r s c d 、析t ht h ef o r m a t i o no fd i m e rv a c a n c i e s w h i e hc o n s t r u c t s t h e ( 2 x n ) r e c o n s t r u c t i o n h o w e v e r ，i nt h et e c h n o l c 。g i c a la p p l i c a t i o no fs u r f a c t a n t s ，e v e n a te l e v a t e d t e m p e r a t u r e st h ef l o a t i n ga d s o r b e do v e r l a y e ri sd i f f i c u l t yr e m o v e df r o mt h ed e p o s i t e d f i l ma f t e rg r o w t hp r o c e s sc o m p l e t i o n f o rt h i sp o i n to fv i e w ，a sa g o o dw a y t om e d i a t e s u r f a c ep r o c e s s e s ，t h ek e yf e a t u r ei sw h e t h e ri tc a nb ee a s i l yr e m o v e da f t e rg r o w t h p r o c e s sc o m p l e t i o n i ti sw e l lk n o w nt h a tt h ee l e c t r i cf i e l db e t w e e ns t mt i pa n ds a m p l e c a d - i n f l u e n c ek i n e t i c so fa d s o r b a td i f f u s i o no ns u r f a c e sa n dt h en e ws c a nt e c h n i q u e a l l o w st h es t mt i pt ot r a c kt h ed i f f u s i o no f a d s o r b a t so ns u r f a c e s t h u s ，i nt h er e m a i n i n gp a r to ft h et h e s i sw ew i l lf o c u so ne l e c t r i c f i e l de f f e c t so n s u r f a c ed i f f u s i o n w ew i l ld e m o n s t r a t eal o c a l i z e de l e c t r i c f i e l di si n d e e da ne x t r a d e g r e eo ff r e e d o mt h a tm a yb ee x p l o i t e dt om o d i f yo rc o n t r o ls u r f a c ea d s o r p t i o n e n e r g e t i e s ，a n dt h e r e b ys u r f a c ep r o c e s s e ss u c ha sd i f f u s i o n d u et oi t si m p o r t a n c ef o ra w i d er a n g eo fs u r f a c ep h e n o m e n a ( s t ma n df “) ，u n d e r s t a n d i n gt h ei n f l u e n c eo ft h e l o c a l i z e de l e c t r i cf i e l do ns u r f a c ep r o p e r t i e si sn o to n l ye s s e n t i a lf o ri n t e r p r e t i n gs o m e e x p e r i m e n t a lr e s u l t s ，b u ta l s om a y b eu t i l i z e da saw a yf o rc o n t r o l l i n gs u r f a c ep r o c e s s e s b a s e do nf i r s tp r i n c i p l e sc a l c u l a t i o n s ，w ef o u n dt h a ts u r f a c ea d s o r p t i o ne n e r g e t i c so f a go ns i ( 111 ) s u r f a c ec a nb em o d i f i e db yi m p o s i n gal o c a l i z e de l e c t r i cf i e l d ( c h a p t e r 5 1 t h ep r e f e r r e da d s o r p t i o ns i t e sa r ef o u n dt ob es t r o n g l yf i e l d d e p e n d e n t t h em o s t e n e r g e t i c a l l yf a v o r a b l ea d s o r p t i o ns i t eo fa g o i lt h es i o11 ) s u r f a c ew i l lu n d e r g oa t r a n s i t i o nf r o mt h ef e es i t et ot h et o ps i t ew i t hi n c r e a s i n gt h ef i e l ds t r e n g t h ，a n dt h u st h e d i f f u s i o no f a go ns i ( 111 ) c o u l db ee n h a n c e do rs u p p r e s s e d ，d e p e n d i n go nt h es t r e n g t h o f t h ea p p l i e de l e c t r i cf i e l d t h em o s ts t a b l ea d s o r p t i o ns i t ew i t h o u taf i e l di sl o c a t e da t t h ef e es i t e w h i c hi so 5 4e v a d a t o ml o w e ri ne n e r g yt h a na tt h et o ps i t e w h e nt h ef i e l d r e a c h e sa b o u t1 2v a ，t h ed i f f e r e n c eo ft h ea d s o r p t i o ne n e r g yo fa go ns i ( 111 ) b e t w e e nt h ef e ea n dt o ps i t ei sa l m o s tz e r o ，t h e n ，t h et o ps i t eb e c o m e st h em o s t f a v o r a b l es i t ef o ra ga d s o r p t i o no nt h es i ( 111 ) s u r f a c ew i t hf b r t h e ri n c r e a s eo f t h ef i e l d a sm ef i e l ds t r e n g t hr e a c h e s2 0v a ，t h ee n e r g yd i f f e r e n c eb e t w e e nm et o pa n df e es i t e i s - o 4 9e v a d a t o m t h u s a ga t o m sf a v o ri ne n e r g yt os t a yi nt h et o ps i t e t h a tt h e l o w e rc o o r d i n a t e dt o ps i t ei sf a v o r e di nas t r o n gp o s i t i v ef i e l dc a nb ee x p l a i n e dt h a ti t h a sas t r o n g e ri n d u c e dd i p o l et h a nt h eh i g h e r - c o o r d i n a t e ds i t e s c o r r e s p o n d i n gt oa l l i n t u i t i v en o t i o n ，t h ee l e c t r i cf i e l dm a yb eu s e da gan e wt e c h n i q u et ot a i l o re v o l v i n g m o r p h o l o g yd u r i n gt h et h i n f i l mg r o w t h w ee x p e c t e ds i m i l a r b e h a v i o r sf o ra u ，n aa n d a io nt h es i ( 111 1s u r f a c e w ea l s of o u n dt h a tt h eg r o w t ho ft h e s ea t o m so ns i ( 111 ) s u r f a c ew i l lb em o r eo rl e s sm e d i a t e db yi m p o s i n gk ne l e c t r i cf i e l d s t i l l ，t h ea d s o r p t i o n o nt h et o ps i t ei st h em o s tf i e l d s e n s i t i v e ，s i n c et h ea d a t o m so nt h et o ps i t ew i l l e x p e r i e n c ear a t h e rs m a l le l e c t r o n d e n s i t yc o r r u g a t i o no nt h es u b s t r a t e t h ec o n c l u s i o n s a r ea l s ot r u ef o rs ia n dg ea d s o r b e do ns i ( 0 0 1 ) ( c h a p t e r6 ) a c c o r d i n g l y ，w ec o n c l u d et h a tt h ee f f e c to fa ni m p o s e de l e c t r i c f i e l do nt h e a d s o r p t i o ne n e r g ys h o u l db ee l e c t r o n i ci no r i g i n b a s e do u rf i r s tp r i n c i p l e sc a l c u l a t i o n s ， t h ee f f e c tc a l lb eu n d e r s t o o di nt h i sw a y ：ac h a r g et r a n s f e rm a yo c c u rb e t w e e na d a t o m a n ds u b s t r a t e ，l e a d i n gt oas u r f a c ed i p o l em o m e n t w h e na ne l e c t r i cf i e l di si m p o s e d ， t h i sc h a r g et r a n s f e rc a nb em o d i f i e db yt h ef i e l d t h i se f f e c ts h o u l db ed e p e n d e n to n l o c a ls t r u c t u r e so fa d s o r p t i o ns i t e s ，i tw i l lm o d i f yt h ea d s o r p t i o ne n e r g y t h e r e f o r e ，a l o c a l i z e de l e c t r i cf i e l dm a yb eu s e dt oc o n t r o ls u r f a c ed i f f u s i o n a c k n o w l e d g e m e n t s 1w o u l dl i k et ot h a n kb o t hp h y s i c sd e p a r m a e n ta n ds u r f a c ep h y s i c sl a b o r a t o r y p r o v i d i n gr e s o u r c e sa n df u n d i n gf o rm y r e s e a r c ha s s i s t a n t s h i pt h r o u g h o u tt h i sp h d t h e r ea r em a n yp e o p l et ot h a n kf o rt h e i rs u p p o r ta n de n c o u r a g e m e n t ，w i t h o u t w h o mt h i sd i s s e r t a t i o nw o u l dn o th a v eb e e np o s s i b l e f i r s t l ym ya d v i s o r ，p r o c h ej i n g g u a n g ，w h o s ee n t h u s i a s t i cc r yo f a n yp r o g r e s s w i l lh a u n tm ef o rt h er e s to fm yd a y s _ h i su n q u e n c h a b l ec u r i o s i t ya n dl o v ef o rt h e s u b j e c ta r ep r o b a b l yt h em o s tv a l u a b l el e s s o n sih a v el e a r n e df r o mt h i sp h d ，a n dh i s c o n t i n u a ls u p p o r ta n de n c o u r a g e m e n th a v ek e p tm eg o i n go v e rt h el a s tt h r e eo rs o y c a r s t h a n k sa l s ot op r o f iw a n gx u n ，p r o f z ij i a n ，p r o f y el i n g ，p r o f j i a n gp i n g , a n d p r o f , g o n gx i n g a o ，b o t ha c a d e m i c a l l ya n dp e r s o n a l l y a l s ot ot h ec o l l a b o r a t o r si v e w o r k e dw i t h ，p a r t i c u l a r l yp r o f c t c h a n ，w h o s es u g g e s t i o n sa n d o rg u i d a n c ew a s a l w a y sm u c ha p p r e c i a t e d n e x tt h e r e sa l lt h ef r i e n d si v em a d e t h el i s ti st o ol o n gt om e n t i o nb u tt h e i r f r i e n d s h i p ，d r i n k i n go rd a n c i n gs k i l l sh e l p e dt om a k em ys t a yi nf u d a nu n i v e r s i t ya r e a l l yh a p p yo n e ，a n dh o p e f u l l yi l lb ea b l et om a k eu s e o ft h e i rf l o o r s p a c ef r o mt i m e t ot i m ei ny e a r st oc o m e f i n a l l ym yf a m i l y , w h oh a v eb e e ng r e a to v e rt h ey e a r sa n d n e v e rr a i s e da l le y e b r o w w h e nic l a i m e dm yd i s s e r t a t i o nw o u l db ef i n i s h e di nt h e n e x tt w ow e e k s f o rn e a r l ya y e a r c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n t h e b e a u t yo fc r y s t a l l i n ef o r l t i so fa l lk i n d sh a se n c h a n t e dm a n f o rc e n t u r i e s m a n h a s a t t e m p t e dt om i m i cn a t u r eb yg r o w i n ga r t i f i c i a lc r y s t a l s ，a n de v e n c r e a t e “c r y s t a l s ”t h a tn a t u r ec a n n o t t h ed e s i r e df o r mo fa r t i f i c i a lc r y s t a ls t r u c t u r e s i s f r e q u e n t l yat h i nf i l m ，w h o s eg r o w t hh a sb e e no fp a r a m o u n tt e c h n o l o g i c a li m p o r t a n c e f o rm a n yy e a r s ad e t a i l e du n d e r s t a n d i n go ft h i n f i l mg r o w t ha tt h ea t o m i cl e v e li s b e c o m i n gi n c r e a s i n g l ym o r ei m p o r t a n ta ss c i e n t i s t sa n de n g r i c e r sa t t e m p tt og r o w h i g h - q u a l i t yf i l m s 。w h i c hi sn e c e s s a r yf o rd e v e l o p i n ga d v a n c e dm i c r o e l e c t r o n i c ， o p t i c a l ，s u p e r c o n d u c t i n ga n dm a g n e t i cd e v i c e s a sd e v i c em i n i a t u r i z a t i o nr e a c h e s s u b m i e r o m e t e r - a n dn a n o m e t e r - l e n g t hr e g i m e s ，a t o m i c l e v e lc o n t r o lo ft h ef a b r i c a t i o n p r o c e s s e sf o rb o t hn o v e lm a t e r i a l sa n dn e wd e v i c e si sb e c o m i n gc r u c i a l ( l a g a l l y 1 9 9 3 ；z h a n ga n dl a g a l l y , 1 9 9 7 ；“u 甜a 1 1 9 9 7 ) i ti su s u a l l yd i f f i c u l tf o rm a nt of a b r i c a t eh i g h q u a l i t yf i l m s t h i sd i f f i c u l t yi s c a u s e db yt h es e p a r a t ei n f l u e n c e so f t h et h e r m o d y n a m i c so f s o l i d - p h a s ef o r m a t i o na n d t h ek i n e t i c so fg r o w t ha n d ，i np a r t i c u l a r , t h ec o m p e t i t i o nb e t w e e nt h e m a th i 曲 t e m p e r a t u r ea n d o rl o wd e p o s i t i o nr a t e ，f i l mg r o w t hi su s u a l l yi n f l u e n c e db yt h e t h e r m o d y n a m i c s ，w h i c hr e f l e c t st h ed e s i r eo fas y s t e mt or e a c hi t se q u i l i b r i u m - - t h e t h e r m o d y n a m i cl i m i t s a tl o wt e m p e r a t u r ea n d o rh i 曲d e p o s i t i o nr a t e ，t h e r ee x i s t sa l a r g es u p e r s a t u r a t i o no fa d s o r b e da t o m s ，t h es y s t e mi sf a rf r o me q u i l i b r i u m ，a n df i l m g r o w t hi sd o m i n a t e db yk i n e t i c s - - t h ek i n e t i cl i m i t s ( l a g a l l y , 1 9 9 3 ；z h a n ga n d l a g a l l y , 1 9 9 7 ；l i ue ta l ，1 9 9 7 ) p r e c i s e l yc o n t r o l l i n gt h ef i l mg r o w t ha n dt h u st h ep r o p e r t i e so ff i l m sb e c o m e s p o s s i b l eo n l ya f t e ra nu n d e r s t a n d i n go ft h et h e r m o d y n a m i c sa n dt h ek i n e t i c so f g r o w t ha sw e l la st h ec o m p e t i t i o nb e t w e e nt h e m d e s p i t eo fe x t e n s i v es t u d i e s ，i tm a y b es t i l lac h a l l e n g et oc o n t r o lt h ef i l mg r o w t ha sd e s i r e d ，s i n c et o om a n yc o m p l i c a t e d a t o m i s t i ep r o c e s s e sa r ec o n c e r n e d u s u a l l yt h eg r o w t hf o r ma n dt h er e s u l t i n gc r y s t a l m o r p h o l o g yc a nb ea l t e r e dv i av a r y i n gt h eg r o w t hc o n d i t i o n s ，s u c ha st h es u b s t r a t e t e m p e r a t u r ea n dd e p o s i t i o nr a t e ，o ri n t r o d u c i n gd e f e c t so rs u r f a c t a n t s ，o ra p p l y i n ga n e x t e r n a lf o r c e ( a nn a t u r a lc h o i c eo fs u c haf o r c ei sa ne x t e r n a ls t r a i no re l e c t r i cf i e l d ) 上! ! ! 竺! ! ：! 竺 ! ( l a g a l l y , 1 9 9 3 ；z h a n ga n dl a g a l l y , 1 9 9 7 ；l i ue ta 1 ，1 9 9 7 ) 1 1t h e t h e r m o d y n a m i cl i m i t s i nt h e r m o d y n a m i cl i m i t sa l la t o m i cp r o c e s s e sp r o c e e di n o p p o s i t ed i r e c t i o n sa t e q u a lr a t e s t h i sr e q u i r e st h a ta d s o r p t i o nm u s to c c u ra tt h