Моделирование методом молекулярной динамики процессов при облучении кремния ионами фуллерена С60 с энергиями 2–8 кэВ
- Авторы: Карасев К.П.1, Стрижкин Д.А.2, Титов А.И.2, Карасев П.А.2
-
Учреждения:
- Академический университет им. Ж.И. Алферова
- Политехнический университет Петра Великого
- Выпуск: № 1 (2023)
- Страницы: 74-79
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/137662
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023010107
- EDN: https://elibrary.ru/BLCQCB
- ID: 137662
Цитировать
Аннотация
Методом молекулярно-динамического моделирования с помощью кода LAMMPS проведено исследование процессов, происходящих при падении молекулярных ионов C60 с энергиями от 2 до 8 кэВ на поверхность Si(100) при температурах от 0 до 700 К. Использованы потенциалы взаимодействия Tersoff-ZBL и Airebo, а также учтены потери энергии быстрых частиц на электронные процессы. Показано, что температура мишени не влияет на развитие каскада смещений, но оказывает влияние на ход процесса его термализации и формирование кратера на поверхности. С ростом энергии растет глубина проникновения углерода в мишень, величина формируемого кратера и размер бруствера вокруг него. Повышение температуры до 700 К приводит к заметно более эффективному формированию кратера и увеличению размера бруствера, по сравнению с обнаруженными при 0 и 300 К. Предложен механизм этого явления.
Об авторах
К. П. Карасев
Академический университет им. Ж.И. Алферова
Автор, ответственный за переписку.
Email: kir.karasyov2017@yandex.ru
Россия, 195251, Санкт-Петербург
Д. А. Стрижкин
Политехнический университет Петра Великого
Email: platon.karaseov@spbstu.ru
Россия, 195251, Санкт-Петербург
А. И. Титов
Политехнический университет Петра Великого
Email: platon.karaseov@spbstu.ru
Россия, 195251, Санкт-Петербург
П. А. Карасев
Политехнический университет Петра Великого
Автор, ответственный за переписку.
Email: platon.karaseov@spbstu.ru
Россия, 195251, Санкт-Петербург
Список литературы
- 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
- Бочвар Д.А., Гальперн Э.Г. // Доклады Академии Наук СССР. 1973. Т. 209. С. 610.
- Robertson J. // Mater. Sci. Eng. Res. 2002. V. 37. P. 129. https://doi.org/10.1016/S0927-796X(02)00005-0
- 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
- 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
- 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
- Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. М.: Высшая школа, 1984. 135 с.
- 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
- Delcorte A., Garrison B.J. // J. Phys. Chem. 2007. V. 111. P. 15312. https://doi.org/10.1021/jp074536j
- 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
- Krantzman K.D., Garrison B.J. // Surf. Interface Anal. 2011. V. 43. P. 123. https://doi.org/10.1002/sia.3438
- Krantzman K.D., Wucher A. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. № 12. P. 5480.https://doi.org/10.1021/jp906050f
- 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
- 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
- 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
- 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
- Stuart S.J., Tutein A.B., Harrison J.A. // J. Chem. Phys. 2000. V. 112. P. 6472. https://doi.org/10.1063/1.481208
- Tersoff J. // Phys. Rev. B. 1988. V. 37. P. 6991. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.37.6991
- 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
- 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
- Aurenhammer F. // ACM Computing Surveys. 1991. V. 23. № 3. P. 345. https://doi.org/10.1145/116873.116880
- 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
- Aoki T. // J. Comput. Electron. 2014. V. 13. P. 108. https://doi.org/10.1007/s10825-013-0504-5