Molecular Dynamic Simulation of Silicon Irradiation with 2–8 keV Buckminsterfullerene C60 Ions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The processes taking place on the (100)Si surface irradiated by 2–8 keV buckminsterfullerene C60 ions at temperatures ranging from 0 to 700 K are examined using molecular dynamics computer simulations. Tersoff-ZBL and Airebo potentials are used to describe pairwise interactions, inelastic energy loss is taken into account for fast atoms. The results show that crystal temperature has no influence on the collision cascade development, but affect its thermalisation and crater formation on the surface. With the C60 ion energy increase, carbon atoms penetrate deeper into the target, both crater volume and size of the rim around it enlarges. Temperature increase to 700 K leads to more effective crater and rim formation comparing to 0 and 300 K cases. We propose possible explanation of the revealed phenomenon.

About the authors

K. P. Karasev

Academic university named after Alferov

Author for correspondence.
Email: kir.karasyov2017@yandex.ru
Russia, 195251, Saint-Petersburg

D. A. Strizhkin

Polytechnic university named after Peter the Great

Email: platon.karaseov@spbstu.ru
Russia, 195251, Saint-Petersburg

A. I. Titov

Polytechnic university named after Peter the Great

Email: platon.karaseov@spbstu.ru
Russia, 195251, Saint-Petersburg

P. A. Karaseov

Polytechnic university named after Peter the Great

Author for correspondence.
Email: platon.karaseov@spbstu.ru
Russia, 195251, Saint-Petersburg

References

  1. Zhang J., Terrones M., Park C.R., Mukherjee R, Monthioux M., Koratkar N., Kim Y. S., Hurt R., Frackowiak E., Enoki T., Chen Y., Chen Y., Bianco A. // Carbon Science in 2016: Status, Challenges and Perspectives Carbon. 2016. V. 98. P. 708. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.11.060
  2. Бочвар Д.А., Гальперн Э.Г. // Доклады Академии Наук СССР. 1973. Т. 209. С. 610.
  3. Robertson J. // Mater. Sci. Eng. Res. 2002. V. 37. P. 129. https://doi.org/10.1016/S0927-796X(02)00005-0
  4. Khadem M., Pukha V.E., Penkov O.V. et al. // Surf. Coat. Technol. 2021. V. 424. P. 127670. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127670
  5. Pukha V.E., Pugachov A.T., Churakova N.P., Zubarev E.N., Vinogradov V.E., Nam S.C. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2012. V. 12. № 6. P. 4762. https://doi.org/10.1166/jnn.2012.4925
  6. Penkov O.V., Pukha V.E., Starikova S.L., Khadem M., Starikov V.V., Maleev M.V., Kim D.E. // Biomaterials. 2016. V. 102. P. 130. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2016.06.029
  7. Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. М.: Высшая школа, 1984. 135 с.
  8. Postawa Z., Czerwinski B., Szewczyk M., Smiley E.J., Winograd N., Garrison B.J. // Anal. Chem. 2003. V. 75. P. 4402. https://doi.org/10.1021/ac034387a
  9. Delcorte A., Garrison B.J. // J. Phys. Chem. 2007. V. 111. P. 15312. https://doi.org/10.1021/jp074536j
  10. Krantzman K.D., Kingsbury D.B., Garrison B.J. // Appl. Surf. Sci. 2006. V. 252. P. 6463. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.02.276
  11. Krantzman K.D., Garrison B.J. // Surf. Interface Anal. 2011. V. 43. P. 123. https://doi.org/10.1002/sia.3438
  12. Krantzman K.D., Wucher A. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. № 12. P. 5480.https://doi.org/10.1021/jp906050f
  13. Малеев М.В., Зубарев Е.Н., Пуха В.Е., Дроздов А.Н., Вус А.С., Девизенко А.Ю. // ФИП. 2015. Т. 13. С. 91. https://doi.org/10.15407/mfint.37.06.0775
  14. Pukha V., Popova J., Khadem M., Dae-Eun Kim, Khodos I., Shakhmin A., Mishin M., Krainov K., Titov A., Karaseov P. // Formation of Functional Conductive Carbon Coating on Si by C60 Ion Beam. In: International Youth Conference on Electronics, Telecommunications and Information Technologies. Springer Proceedings in Physics. 2020. V. 255 / Ed. Velichko E. et al., Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-58868-7_15
  15. Pukha V., Belmesov A., Glukhov A., Khodos I., Khadem M., Kim D.-E., Krainov K., Shakhmin A., Karaseov P. // Features of the Conductive Carbon Coatings Formation on Titanium Electrodes Using C60 Ion Beams. In: International Youth Conference on Electronics, Telecommunications and Information Technologies. Springer Proceedings in Physics. 2022. V. 268 / Ed. Velichko E., Kapralova V., Karaseov P., et al., Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-81119-8_41
  16. Thompson A.P., Aktulga H.M., Berger R. et al. // Comp. Phys. Comm. 2022. V. 271. P. 10817. https://doi.org/10.1016/j.cpc.2021.108171
  17. Stuart S.J., Tutein A.B., Harrison J.A. // J. Chem. Phys. 2000. V. 112. P. 6472. https://doi.org/10.1063/1.481208
  18. Tersoff J. // Phys. Rev. B. 1988. V. 37. P. 6991. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.37.6991
  19. Ziegler J.F., Biersack J.P. // The Stopping and Range of Ions in Matter. In: Treatise on Heavy-Ion Science / Ed. Bromley D.A. Springer, Boston, MA, 1985
  20. Berendsen H.J.C., Postma J.P.M., van Gunsteren W.F., DiNola A., Haak J.R. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81. P. 3684. https://doi.org/10.1063/1.448118
  21. Aurenhammer F. // ACM Computing Surveys. 1991. V. 23. № 3. P. 345. https://doi.org/10.1145/116873.116880
  22. Ullah M.W., Kuronen A., Nordlund K., Djurabekova F., Karaseov P.A., Titov A.I. // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. P. 043517. https://doi.org/10.1063/1.4747917
  23. Aoki T. // J. Comput. Electron. 2014. V. 13. P. 108. https://doi.org/10.1007/s10825-013-0504-5

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (976KB)
3.

Download (114KB)
4.

Download (60KB)
5.

Download (56KB)
6.

Download (134KB)

Copyright (c) 2023 К.П. Карасев, Д.А. Стрижкин, А.И. Титов, П.А. Карасев

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».