Моделирование методом молекулярной динамики процессов при облучении кремния ионами фуллерена С60 с энергиями 2–8 кэВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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

  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

Дополнительные файлы


© К.П. Карасев, Д.А. Стрижкин, А.И. Титов, П.А. Карасев, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах