Моделювання зіштовхувальної стадії еволюції дводольних біметалевих кластерів під дією димерів Арґону низьких енергій

Д. В. Широкорад, Г. В. Корніч

Запорізький національний технічний університет, вул. Жуковського 64, 69063 Запоріжжя, Україна

Отримано: 14.07.2016. Завантажити: PDF

Виконано молекулярно-динамічне моделювання бомбування біметалевих кластерів Cu–Au і Ni–Al, що складаються з 390 атомів, частинками Ar і Ar$_{2}$ з початковими енергіями від 1 еВ до 1,4 кеВ. Для формування вихідних дводольних кластерів були використані по два однокомпонентних кластера відповідних елементів, що складаються зі 195 атомів. Для кожної початкової енергії було виконано по 2000 комп’ютерних експериментів з часом моделювання у 5 пс і різними початковими координатами частинок Арґону. Моделювання проводилося в рамках класичної молекулярної динаміки з використанням Акландового потенціялу для опису взаємодії між атомами металу, потенціялу ZBL — для взаємодії типу метал–Арґон, HFD-B3 — для взаємодії Арґон–Арґон. Досліджувалися зміни потенціяльної енергії та температура біметалевих кластерів. Одержано якісно іншу форму кривих залежностей потенціяльної енергії та температури біметалевого кластера від енергії налітної частинки при бомбардуванні димером Арґону в порівнянні з поодинокими атомами Арґону в області низьких енергій. Обчислено виходи розпорошення та їхні склади, а також число переміщень атомів через роздільчу межу між монокомпонентними частинами кластера в результаті ініційованих бомбівними частинками процесів зіткнень. Показано значне збільшення виходів розпорошення, в тому числі й у складі багатоатомових структур, всіх компонентів цілі зі збільшенням розміру налітної частинки.

Ключові слова: молекулярна динаміка, Акландів потенціял, теплота перемішування, атомовий кластер, йонне бомбування.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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