Energy Spectra of Atoms Sputtered by Low-Energy Ions: Computer Simulation

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The energy spectra and average energies of sputtered atoms were calculated for a number of amorphous targets (Si, Ti, Ni, V and Nb) bombarded with 1 keV Ar ions. The calculations were carried out using the computer simulation programs OKSANA and SRIM-2013. It is shown that for targets whose atoms are heavier than incident ions, SRIM can greatly overestimate the contribution of fast sputtered atoms. This is especially noticeable in calculations with the surface binding energy found by adjusting the calculated sputtering yields to the experimental ones. The simulation results are compared with analytical estimates of the average energy of ejected atoms based on the linear theory of sputtering. It is shown that in all the cases considered, these estimates are also greatly overestimated, since they do not take into account the degradation of collision cascades at low bombarding energies. A good agreement of the OKSANA, TRIM.SP and ACAT simulations is noted.

About the authors

V. I. Shulga

D.V. Skobeltsin Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

Email: vish008@yandex.ru
Moscow, 119991

References

  1. Распыление под действием бомбардировки частицами. III. Характеристики распыленных частиц, применения в технике. / Ред. Бериш Р., Виттмак. К. М.: Мир. 1998. 551 с.
  2. Sputtering by Particle Bombardment. Experiments and Computer Calculations from Threshold to MeV Energies. / Ed. Behrisch R., Eckstein W. Springer, Berlin, 2007. 459 р.
  3. Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2010. V. 268. P. 1818. https://www.doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091.
  4. Hofsäss H., Zhang K., Mutzke A. // Appl. Surf. Sci. 2014. V. 310. P. 134. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.03.152
  5. Shulga V.I. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 439. P. 456. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.01.039
  6. Mahne N., Čekada M., Panjan M. // Coatings. 2022. V. 12. P. 1541. https://www.doi.org/10.3390/coatings12101541
  7. Mahne N., Čekada M., Panjan M. // Coatings. 2023. V. 13. P. 1448. https://www.doi.org/10.3390/coatings13081448
  8. Экштайн В. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твердого тела. М.: Мир. 1995. 319 с.
  9. Shulga V.I., Eckstein W. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1998. V. 145. P. 492. https://www.doi.org/10.1016/S0168-583X(98)00626-0
  10. Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids, Vol. I. Pergamon, New York, 1985.
  11. Oen O.S., Robinson M.T. // Nucl. Instrum. Methods. 1976. V. 132. P. 647. https://www.doi.org/10.1016/0029-554X(76)90806-5
  12. Lindhard J., Scharff M. // Phys. Rev. 1961. V. 124. P. 128. https://www.doi.org/10.1103/PhysRev.194.128
  13. Шульга В.И. // ЖТФ. 2023. Т. 93. С. 1401. https://www.doi.org/10.21883/JTF.2023.10.56276.147-23
  14. Sigmund P. Sputtering by ion bombardment: theoretical concepts. // Sputtering by Particle Bombardment I. Physical Sputtering of Single-Element Solids. / Ed. Behrisch R. Springer, Berlin. 1981. P. 9.
  15. Thompson M.W. // Philos. Mag. 1968. V. 18. P. 377. https://www.doi.org/10.1080/14786436808227358
  16. Held J., Hecimovic A., von Keudell A., Schulz-von der Gathen V. // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V. 27. P. 105012. https://www.doi.org/10.1088/1361-6595/aae236
  17. Eckstein W. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1986. V. 18. P. 344. https://www.doi.org/10.1016/S0168-583X(86)80056-8
  18. Dembowski J., Oechsner H., Yamamura Y., Urbassek M. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1986. V. 18. P. 464. https://www.doi.org/10.1016/S0168-583X(86)80072-6
  19. Lindsey S., Hobler G. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2013. V. 303. P. 142. https://www.doi.org/10.1016/j.nimb.2012.12.087
  20. Brizzolara R.A., Cooper C.B., Olson T.K. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1988. V. 35. P. 36. https://www.doi.org/10.1016/0168-583X(88)90095-x
  21. Mousel T., Eckstein W., Gnaser H. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1999. V. 152. P. 36. https://www.doi.org/10.1016/s0168-583X(98)00976-8
  22. Shulga V.I. // Vacuum. 2024. V. 230. P. 113644. https//www.doi.org/10.1016/j.vacuum.2024.113644

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».