Автореферат (1103923)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

1На правах рукописиАнаньева Нина ГеннадьевнаМОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПЫЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ НА ОСНОВЕПРИБЛИЖЕНИЙ СТАЦИОНАРНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО ПОЛЯ ИМНОГОЧАСТИЧНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ05.13.18 – математическое моделирование, численные методыи комплексы программАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква 20042Работа выполнена на кафедре общей физики физического факультета Московского Государственного Университета им.М.В. ЛомоносоваНаучные руководители: доктор физико-математических наукЭльтеков В.А.кандидат физико-математических наукдоцент Самойлов В.Н.Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,профессор Чуличков А.И.кандидат физико-математических наукКадменский А.Г.Ведущая организация: Московский Энергетический Институт(Технический Университет)Защита состоится « 27 » декабря 2004 года в 16 часов назаседании Диссертационного Совета К 501.001.17 при МосковскомГосударственном Университете им.

М.В. Ломоносова по адресу:Москва, Воробьевы Горы, МГУ, Физический факультет , аудитория ___________.С диссертацией можно ознакомится в библиотеке физического факультета МГУ.Автореферат разослан «____»_____________ 2004 года.Ученый секретарьДиссертационного Совета К 501.001.17Доктор физико-математических наукП.А. Поляков3Общая характеристика работыАктуальность. Моделирование различных процессов, в том числе, физических, лежит в основе понимания этих процессов, их практического использования. Исследуя какое-либо явление мы создаем модель, которая должнабыть достаточно простой для реализации, но, в то же время, должна обеспечивать требуемую точность для описания реального явления.Распыление твердых тел под действием ионной бомбардировки можнорассматривать как классическую задачу взаимодействия многих тел. Теоретические модели, основанные на различных приближениях, применимы толькодля очень ограниченного круга вопросов.

Многие формулы, используемые напрактике, получены из эмпирических закономерностей. В настоящее время известно свыше 20 параметров и условий проведения процесса взаимодействиябомбардирующих ионов с твердым телом, от которых зависит значение коэффициента распыления (заряд, масса, энергия, угол падения и доза бомбардирующихионов, масса и энергия связи атомов мишени, ее температура и т.д.).

Естественно, что не существует математических моделей, дающих количественное согласие результатов моделирования с результатами эксперимента по всем параметрам. Как правило, создаются модели, в которых изменяются 2-3 основных параметра, а остальными пренебрегают (ввиду их малости) или фиксируют. Причемизменять некоторые параметры в большом диапазоне значений и независимодруг от друга экспериментально невозможно. Отличительной особенностью численного моделирования по сравнению с экспериментом является то, что численную модель можно создать и исследовать в такой среде, которую совершенноневозможно создать средствами эксперимента.

Варьируя условиями проведениячисленного эксперимента, мы можем проследить детали явления и понять егоприроду. Критерием качества таких моделей на современном этапе развития является соответствие результатов моделирования и экспериментальных данных накачественном уровне.Цель работы. Разработать методику проверки адекватности моделей на качественномуровне. Проанализировать существующие модели формирования пространственного распределения атомов, распыленных с поверхности твердого тела Создать математическую модель эмиссии атомов в приповерхностном полетвердых тел.

Исследовать движения эмитированных атомов в поверхностном поле твердых тел по различным моделям: статической многочастичной,статического поля, динамической многочастичной. Для исследования распыления многокомпонентных мишеней (на примереVSi2) подобрать модель многочастичного динамического взаимодействия,позволяющую разделить вклад различных параметров мишени на процессселективного распыления.4Научная новизна. В данной работе методы компьютерного моделирования использованы для исследования пространственной структуры поверхностного поля.

Впервые проведено сравнение изменения поля при магнитном фазовом переходе для монокристалла Ni. Обнаружено, что незначительное изменение поля приводит к существенному отклонению направления движения эмитированной частицы. Проведено сравнение движения эмитированных частиц поразным моделям.Предложена одномерная модель поверхностного потенциального поля,позволяющая аналитически решить уравнение Шредингера и рассчитать коэффициент прохождения частицами подобного поля.

Рассчитаны коэффициентыпрохождения и отражения частиц при их движении в поверхностном поле (через потенциальный барьер). Получены осцилляции коэффициента прохожденияот характеристик барьера (его ширины и высоты).С помощью модели многочастичного динамического взаимодействия исследован эффект преимущественного распыления тыльной поверхности мишени из определенных узлов кристаллической решетки при ионной бомбардировке двухкомпонентного монокристалла.Практическая ценность. Полученные результаты имеют существенноезначение для развития методов анализа поверхности твердых тел, основанныхна распылении поверхности ионными пучками. Полученные результаты численных расчетов интегральных и дифференциальных характеристик распыления бомбардируемой поверхности монокристаллического и квазиаморфногоVSi2 могут быть полезными для решения проблем направленного изменениясвойств материалов, при систематизации пока еще разрозненных данных повзаимодействию ионов с монокристаллическими и аморфными двухкомпонентными мишенями.

Знание количественных характеристик воздействия ионного пучка на материалы позволит решать задачи выбора требуемых условийоблучения, поиска новых технологических решений в микроэлектронике и других приложениях.Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались:– на 5-м Всесоюзном совещании-семинаре «Диагностика поверхностиионными пучками» (Донецк, 12-16 сентября 1988 г.);– на 28-м семинаре «Моделирование на ЭВМ радиационных и других дефектов в кристаллах» (Ташкент, 11-13 октября 1988 г.);– на ХI конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Москва, 712 сентября 1993 г.);– на ХХХ Международной конференции «Физика взаимодействия заряженных частиц с кристаллами» (Москва 29-31 мая 2000 г.).5Публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в 11 печатных работах. Список публикаций приведен в конце автореферата.Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 97 страниц. Список литературы включает 92 наименования.Содержание работыВо введении обоснована актуальность и новизна представленной работы,сформулированы цели исследований, дается краткое изложение содержания поглавам.В первой главе дан обзор моделей формирования максимумов эмиссии напространственных распределениях атомов, распыленных с поверхности монокристаллов под действием ионной бомбардировки.

Эти модели можно разделить на две группы: 1 – формирование максимумов эмиссии за счет каскадовстолкновений атомов внутри твердого тела, 2 – в поверхностном поле. Безусловно, и столкновения атомов в твердом теле, и поверхностное поле влияютна направление эмиссии атомов. Но так же очевидно, что завершающий этап –движение атома в поверхностном поле, дает именно тот результат, который мынаблюдаем экспериментально. Вопрос в том, можно ли, ограничиваясь толькопоследней стадией распыления (движением в поверхностном поле) получитькакую-либо информацию.В качестве примера исследовано изменение потенциального поля на поверхности грани (001) монокристалла Ni при магнитном фазовом переходе.

Вкачестве модели выбрана простейшая модель твердого тела – статическая.Атомы кристалла считаются неподвижными, силы взаимодействия между атомами – парными, центральными, потенциальными. В качестве межатомного потенциала был взят потенциал Морзе для Ni в парамагнитном состоянии. Для Niв ферромагнитном состоянии взят тот же потенциал, но с ферромагнитной добавкой (отрицательной).

Методами компьютерного моделирования рассчитанаконфигурация потенциального поверхностного поля монокристалла Ni (рис. 1).Потенциал взаимодействия в каждой точке пространства рассчитывается каксумма потенциалов от каждого атома кристалла. Показано на качественномуровне, что это поле должно обеспечивать фокусировку даже изотропного потока эмитируемых атомов в направлениях, близких к направлениям, в которыхэкспериментально наблюдаются максимумы эмиссии распыленных частиц(пятна Венера).

При магнитном фазовом переходе из ферро- в парамагнитноесостояние максимум эмиссии смещается в сторону от нормали к поверхности ,что и наблюдается в экспериментах.В приближении статического поля рассчитаны траектории атомов, эмитированных из узла на поверхности грани (001) монокристалла Ni в направлениях, близких к нормали к поверхности. Исследованы изменения траекторийэмитированных атомов при магнитном фазовом переходе. Обнаружено, что не-6большое изменение потенциального поля на поверхности при f–p переходеприводит к значительному изменению отклонения конечного полярного углавылета от первоначального направления эмиссии. Существующие в настоящеевремя аналитические модели распыления не описывают существенных особенностей траекторий атомов, например, фокусировки траекторий в направлении к20оZ, Å40оR, Å4 = 30o-1 эВ33- 1 эВ- 2 эВ-2 эВ-3 эВ2-4 эВ- 3 эВ-1 эВ70оNi-fNi-p-5 эВ0 =60o12- 4 эВ- 5 эВ3X, Å0122U2U1- 1 эВ4R, Å21U21А3U1БРис.

1. Конфигурация эквипотенциалей для поверхности (001) монокрис-талла Ni, и преломление траекторий эмитируемых атомов на потенциальном барьере подобной формы. U1 < U2.А). Для фиксированного азимутального угла  = 0о.Б). Для фиксированного полярного угла  = 45о.нормали к поверхности на начальном этапе вылета (в частности, в силу того,что в этих моделях не учитывается многочастичный характер взаимодействиявылетающей частицы с кристаллом).Проведено сравнение эмиссии атомов в поверхностном поле в статическом и квазидинамическом приближениях. Сравнение результатов, полученныхпо статической и квазидинамической моделям эмиссии атомов из узла кристаллической решетки показало, что возможно специальным образом выбрать значения энергии Ео (от 25 до 50 эВ), для которых разница положения максимума7углового распределения, оказывается несущественной (около 2о).

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации