Моделирование столкновительной стадии эволюции двудольных биметаллических кластеров под действием димеров аргона низких энергий

Д. В. Широкорад, Г. В. Корнич

Запорожский национальный технический университет, ул. Жуковского, 64, 69063 Запорожье, Украина

Получена: 14.07.2016. Скачать: PDF

Выполнено молекулярно-динамическое моделирование бомбардировки биметаллических кластеров Cu–Au и Ni–Al, состоящих из 390 атомов, частицами Ar и Ar$_{2}$ с начальными энергиями от 1 эВ до 1,4 кэВ. Для формирования исходных двудольных кластеров были использованы по два однокомпонентных кластера соответствующих элементов, состоящих из 195 атомов. Для каждой начальной энергии было выполнено по 2000 компьютерных экспериментов со временем моделирования 5 пс и различными начальными координатами частиц аргона. Моделирование проводилось в рамках классической молекулярной динамики с использованием потенциала Акланда для описания взаимодействия между атомами металла, потенциала ZBL — для взаимодействия типа металл–аргон, HFD-B3 — для взаимодействия аргон–аргон. Исследовались изменения потенциальной энергии и температура биметаллических кластеров. Получена качественно иная форма кривых зависимостей потенциальной энергии и температуры биметаллического кластера от энергии налетающей частицы при бомбардировке димером аргона по сравнению с единичными атомами аргона в области низких энергий. Вычислены выходы распыления и их составы, а также число перемещений атомов через границу раздела между монокомпонентными долями кластера в результате инициируемых бомбардирующими частицами столкновительных процессов. Показано значительное увеличение выходов распыления, в том числе и в составе многоатомных структур, всех компонентов мишени с увеличением размера налетающей частицы.

Ключевые слова: молекулярная динамика, потенциал Акланда, теплота перемешивания, атомный кластер, ионная бомбардировка.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v39/i02/0163.html

PACS: 34.20.-b, 36.40.Mr, 36.40.Qv, 61.46.Bc, 61.80.Az, 61.82.Bg, 68.49.Sf


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. L. Zhang and E. Wang, Nano Today, 9, No. 1: 132 (2014). Crossref
  2. T. Tsukuda and H. Hakkinen, Protected Metal Clusters: From Fundamentals to Applications (Amsterdam: Elsevier: 2015).
  3. Metal Clusters at Surfaces. Structure, Quantum Properties, Physical Chemistry (Ed. K.-H. Meiwes-Broer) (Berlin–Heidelberg: Springer-Verlag: 2000).
  4. S. Guo and E. Wang, Nano Today, 6, No. 3: 240 (2011). Crossref
  5. A. Mathew and T. Pradeep, Part. Part. Syst. Charact., 31, No. 10: 1017 (2014). Crossref
  6. Physics and Chemistry of Metal Cluster Compounds (Ed. L. J. De Jongh) (Dordrecht: Springer: 1994).
  7. V. Biju, Y. Makita, A. Sonoda, H. Yokoyama, Y. Baba, and M. Ishikawa, J. Phys. Chem. B, 109, No. 29: 13899 (2005). Crossref
  8. M. Westphalen, U. Kreibig, J. Rostalski, H. Luth, and D. Meissner, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 61, No. 1: 97 (2000). Crossref
  9. Z. A. Qiao, P. Zhang, S. H. Chai, M. Chi, G. M. Veith, N. C. Gallego, M. Kidder, and S. Dai, J. Am. Chem. Soc., 136, No. 32: 11260 (2014). Crossref
  10. S. Malola, M. J. Hartmann, and H. Häkkinen, J. Phys. Chem. Lett., 6, No. 3: 515 (2015). Crossref
  11. M. D. Deshpande, R. Pandey, M. A. Blanco, and A. Khalkar, J. Nanoparticle Res., 12, No. 4: 1129 (2010). Crossref
  12. A. N. Mansour, A. Dmitrienko, A. V. Soldatov, and T. Ni, Phys. Rev. B, 55, No. 23: 15531 (1997). Crossref
  13. R. Ferrando, J. Jellinek, and R. L. Johnston, Chem. Rev., 108, No. 3: 845 (2008). Crossref
  14. S. K. Mudedla, E. R. Azhagiya Singam, K. Balamurugan, and V. Subramanian, Phys. Chem. Chem. Phys., 17, No. 45: 30307 (2015). Crossref
  15. H. Akbarzadeh, M. Abbaspour, S. Salemi, and M. Abroodi, Phys. Chem. Chem. Phys., 17, No. 19: 12747 (2015). Crossref
  16. R. Kissel and H. M. Urbassek, Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B: Beam Interact. Mater. Atoms, 180, Nos. 1–4: 293 (2001). Crossref
  17. T. T. Järvi, J. A. Pakarinen, A. Kuronen, and K. Nordlund, Europhys. Lett., 82, No. 2: 26002 (2008). Crossref
  18. L. Sandoval and H. M. Urbassek, Nanoscale Res. Lett., 10, No. 1: 314 (2015). Crossref
  19. D. V. Shyrokorad, G. V. Kornich, and S. G. Buga, Fiz. Tverd. Tela, 58, No. 2: 377 (2016) (in Russian).
  20. D. V. Shyrokorad and G. V. Kornich, Fiz. Tverd. Tela, 56, No. 12: 2475 (2014) (in Russian).
  21. G. E. Norman and V. V. Stegaylov, Visnyk Kharkivs’kogo Natsional’nogo Universytetu, 870, No. 17 (40): 11 (2009) (in Russian).
  22. G. J. Ackland and V. Vitek, Phys. Rev. B, 41, No. 15: 10324 (1990). Crossref
  23. M. Yan, M. Šob, D. Luzzi, V. Vitek, G. J. Ackland, M. Methfessel, and C. Rodriguez, Phys. Rev. B, 47, No. 10: 5571 (1993). Crossref
  24. W. Eckstein, Computer Simulation of Ion–Solid Interactions (Berlin–Heidelberg: Springer: 2011).
  25. R. A. Aziz and M. J. Slaman, J. Chem. Phys., 92, No. 2: 1030 (1990). Crossref
  26. J. F. Ziegler, M. D. Ziegler, and J. P. Biersack, Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B: Beam Interact. Mater. Atoms, 268, Nos. 11–12: 1818 (2010). Crossref
  27. G. V. Kornich, G. Betz, V. G. Kornich, V. I. Shulga, and O. A. Yermolenko, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. Sect. B: Beam Interact. Mater. Atoms, 269, No. 14: 1600 (2011). Crossref
  28. Sputtering by Particle Bombardment (Eds. R. Behrisch and W. Eckstein) (Berlin–Heidelberg: Springer: 2007).
  29. G. V. Kornich and G. Betz, Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B: Beam Interact. Mater. Atoms, 143, No. 4: 455 (1998). Crossref
  30. P. Sigmund, Phys. Rev., 184, No. 2: 383 (1969). Crossref