ВНКСФ7: Костина Наталья Владимировна: Сравнительное моделирование рассеяния металлических ионов низких энергий с большим и малым атомными номерами поверхностью

Сравнительное моделирование рассеяния металлических ионов низких энергий с большим и малым атомными номерами поверхностью

Костина Наталья Владимировна
Пензенский Государственный Университет

Научный руководитель: Евстифеев Виктор Васильевич, д.ф.-м.н.

Ранее [1-3] было показано, что механизм взаимодействия тяжелых ионов с поверхностью твердого тела в области энергий Е_о<1000 эВ является многочастичным. Эффект многочастичного взаимодействия непосредственно зависит от величины скорости бомбардирующих ионов, которая напрямую определяет время пребывания их в зоне действия рассеивающих центров. Уменьшение скорости иона, а следовательно, увеличение времени взаимодействия его с ближайшими атомами поверхности приводит к тому, что в данный процесс вовлекается все большее число атомов кристаллической решетки через их связи.

В данном сообщении представлены результаты компьютерного моделирования рассеяния ионов поверхностью типа Me^+®Me методом молекулярной динамики, подтверждающие роль скорости иона в многочастичном механизме. В качестве объектов исследования использовались мишени с большим и малым атомными номерами А на примере кристаллов платины и бериллия, бомбардируемых ионами Pt⁺ и Be⁺ соответственно.

Геометрия бомбардировки была такова, что поверхностной гранью служила грань (110) кристалла, а плоскость падения и детектирования отраженных частиц проходила через кристаллографическое направление <110> и нормаль, восстановленную к поверхностной грани (110). Угол падения, отсчитанный от нормали, был равен 55^о.

В качестве потенциала ион-атомного взаимодействия был использован потенциал Циглера-Бирзака-Литтмарка.

Получены гистограммы энергетических и угловых распределений ионов Pt⁺ и Be⁺, рассеянных поверхностями указанных кристаллов в области энергий Е_о=40500 эВ. Результаты свидетельствуют о существенном различии энергетических спектров и угловых распределений интенсивности и относительной энергии рассеянных ионов для случаев Pt^+®Pt и Be^+®Be. Несмотря на то, что отношение массы атома мишени к массе иона для указанных пар “ион-атом мишени” одинаково и равно 1, относительная энергия рассеянных ионов Pt⁺ выше, чем ионов Be⁺, и в отличие от случая Be^+®Be для Pt^+®Pt наблюдается анизотропия рассеяния (зеркальное отражение) вплоть до энергий Е_о=500 эВ. Для Be^+®Be этого не наблюдается даже при Е_о=40 эВ.

Наблюдаемые различия связаны с тем, что для данной энергии Е_о скорость ионов Pt⁺ в 5 раз меньше скорости ионов Be⁺. Поэтому, если область энергий Е_о в сотни эВ является для тяжелых ионов областью многочастичных взаимодействий, для легких ионов она уже становится областью парных столкновений, когда налетающий ион взаимодействует только с одним атомом кристаллической решетки, не “чувствуя” влияние остальных атомов (“газовая модель”).

Таким образом, область применимости механизма многочастичного или парного взаимодействия характеризуется скоростью налетающего иона, определяющей время столкновения частиц.

Список публикаций:

[1] Базарбаев Н.Н., Евстифеев В.В., Крылов Н.М., Кудряшова Л.Б., Поверхность. Физ., хим., мех-ка. N 9, 140-142 (1988)

[2] Базарбаев Н.Н., Евстифеев В.В., Крылов Н.М., Кудряшова Л.Б., Письма в ЖТФ, Т. 16, N 7, 88-91 (1990)

[3] Евстифеев В.В., Костина Н.В., Известия РАН, сер. физ., Т. 64, N 4, 771-776 (2000)