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金属学报  2009, Vol. 45 Issue (2): 211-216    
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Ti(0001)表面低能沉积Ti原子的分子动力学模拟
黄河1; 颜 超2 ;赖新春1;刘天伟1 ;张庆瑜2
1. 中国工程物理研究院; 绵阳 621700
2. 大连理工大学三束材料改性国家重点实验室; 大连 116024
MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF DEPOSITING LOW–ENERGY ATOM Ti ON Ti(0001) SURFACE
HUANG He 1; YAN Chao 2; LAI Xinchun 1; LIU Tianwei 1; ZHANG Qingyu 2
1. China Academy of Engineering Physics; Mianyang 621700
2. State Key Laboratory of Materials Modification by Laser; Ion and Electron Beams; Dalian University of Technology;Dalian 116204
引用本文:

黄河 颜超 赖新春 刘天伟 张庆瑜. Ti(0001)表面低能沉积Ti原子的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2009, 45(2): 211-216.
. MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF DEPOSITING LOW–ENERGY ATOM Ti ON Ti(0001) SURFACE[J]. Acta Metall Sin, 2009, 45(2): 211-216.

全文: PDF(6271 KB)  
摘要: 

采用嵌入原子势, 运用分子动力学 (MD) 研究了Ti(0001) 表面低能沉积不同能量Ti原子时表面吸附、溅射和空位的变化. 低能Ti原子沉积Ti(0001) 表面过程
中, 存在一个溅射能量阈值, 其值大约为40---50 eV. 入射原子能量低于溅射阈值时, 入射原子可以认为是沉积原子; 入射原子能量大于溅射阈值时, 溅射产额随入射原子能量的增加而线性增加. 表面吸附原子和溅射原子的分布都呈现6次旋转对称, 当入射原子能量大于溅射阈值时, 表面吸附原子主要是基体表层原子, 入射原子直接成为表面吸附原子的概率很小. 空位缺陷主要分布在基体的最表层, 当入射原子能量大于溅射阈值时, 基体次表层产生的空位缺陷随入射原子能量的增加而增多.

关键词 分子动力学 (MD) 嵌入原子法 (EAM) 溅射 吸附 空位    
Abstract

Molecular dynamics (MD) with embedded atom method (EAM) was used for describing the variations of adsorption, sputtering and vacancy on surface with energy of incident atom Ti.The results show that a sputtering threshold energy of about 40—50 eV exists in the deposited process, and the incident atom with energy below the threshold value can be thought as deposited atom. Otherwise,the sputtering yield increases linearly with the increase of incident energy. Both distributions of adsorption and sputtering atoms present a 6–rotational symmetry. Adatoms mostly come from surface atoms of the substrate when incident energy is above threshold value, and the probability of incident atoms becoming adatoms is very little. Vacancies distribute mainly on the 1st layer and their amount in the sub–layer increases with the increase of incident energy which is above threshold value.

Key wordsmolecular dynamics (MD)    embedded atom method (EAM)    sputtering    adsorption    vacancy
收稿日期: 2008-07-07     
ZTFLH: 

O562.4

 
基金资助:

国家自然科学基金委员会--中国工程物理研究院联合基金资助项目10476003

作者简介: 黄河, 男, 1981年生, 硕士生

[1] Li D J, Zhang J J, Cao M. Mater Lett, 2007; 61: 4344
[2] Meng L J, Gao J S, Silva R A, Song S G. Thin Solid Films, 2008; 516: 5454
[3] Oehme M, Werner J, Kirfel O, Kasper E. Appl Surf Sci, 2008; 254: 6238
[4] Venkatachalam S, Lida Y, Kanno Y. Superlattices Micostruct, 2008; 44: 127
[5] Wihelmsson O, Eklund P, H¨ogberg H, Hultman L, Jansson U. Acta Mater, 2008; 56: 2563
[6] Guzman L, Wolf G K, Davies G M. Surf Coat Technol, 2004; 174–175: 158
[7] Schwarz G, Friess F, Wolf G K. Surf Coat Technol, 2000;125: 106
[8] Webb R P, Harrison D E Jr. Radiat Eff Lett, 1983; 86: 15
[9] Michely T, Teichert C. Phys Rev, 1994; 50B: 11156
[10] Villarba M, J´onsson H. Surf Sci, 1995; 324: 35
[11] Esch S, Breeman M, Morgenstern M, Michely T, Comsa G. Surf Sci, 1996; 365: 187
[12] Zhang Q Y, Pan Z Y, Tang J Y. Acta Phys Sin, 1999; 8:296
[13] Daw M S, Baskes M I. Phys Rev Lett, 1983; 50: 1285
[14] Daw M S, Baskes M I. Phys Rev, 1984; 29B: 6443
[15] Nelson J S, Daw M S, Sowa E C. Phys Rev, 1989; 40B:1465
[16] Foiles S M, Baskes M I, Daw M S. Phys Rev, 1986; 33B:7983
[17] Wright A F, Daw M S, Fong C Y. Phys Rev, 1990; 42B:9409
[18] Fallis M C, Daw M S, Fong C Y. Phys Rev, 1995; 51B:7817
[19] Zhou X W, Johson R A, Wadley H N G. Phys Rev, 2004;69B: 144113
[20] Steinbr¨uchel Ch. Appl Phys, 1985; 36A: 37
[21] Sigmund P. Phys Rev, 1969; 184: 383
[22] Laegreid N, Wehner G K. Appl Phys, 1961; 32: 365
[23] Whetten T J, Armstead A A, Grzybowski T A. J Vac Sci Technol, 1984; 2: 477
[24] Abrams C F, Graves D B. Appl Phys, 1999; 86: 2263

[1] 黄鼎, 乔岩欣, 杨兰兰, 王金龙, 陈明辉, 朱圣龙, 王福会. 基体表面喷丸处理对纳米晶涂层循环氧化行为的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 668-678.
[2] 廖京京, 张伟, 张君松, 吴军, 杨忠波, 彭倩, 邱绍宇. Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在过热蒸汽中的周期性钝化-转折行为[J]. 金属学报, 2023, 59(2): 289-296.
[3] 曹庆平, 吕林波, 王晓东, 蒋建中. 物理气相沉积制备金属玻璃薄膜及其力学性能的样品尺寸效应[J]. 金属学报, 2021, 57(4): 473-490.
[4] 王雪梅, 殷正正, 于晓彤, 邹玉红, 曾荣昌. AZ31镁合金表面苯丙氨酸、甲硫氨酸和天冬酰胺诱导Ca-P涂层耐蚀性能比较[J]. 金属学报, 2021, 57(10): 1258-1271.
[5] 王鲁宁, 刘丽君, 岩雨, 杨坤, 陆黎立. 蛋白质吸附对医用金属材料体外腐蚀行为的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(1): 1-15.
[6] 高翔, 张桂凯, 向鑫, 罗丽珠, 汪小琳. 合金元素对V(110)表面O吸附影响的第一性原理研究[J]. 金属学报, 2020, 56(6): 919-928.
[7] 曹凤婷, 魏洁, 董俊华, 柯伟, 王铁钢, 范其香. 羟基亚乙基二膦酸对20SiMn钢在含Cl-混凝土模拟孔隙液中的缓蚀行为[J]. 金属学报, 2020, 56(6): 898-908.
[8] 刘艳梅, 王铁钢, 郭玉垚, 柯培玲, 蒙德强, 张纪福. Ti-B-N纳米复合涂层的设计、制备及性能[J]. 金属学报, 2020, 56(11): 1521-1529.
[9] 曹梦薇,蔡桃,张霞. Fe-BTC表面氨基化及对染料和重金属离子的吸附性能研究[J]. 金属学报, 2019, 55(7): 821-830.
[10] 李文涛,王振玉,张栋,潘建国,柯培玲,汪爱英. 电弧复合磁控溅射结合热退火制备Ti2AlC涂层[J]. 金属学报, 2019, 55(5): 647-656.
[11] 杨莎莎,杨峰,陈明辉,牛云松,朱圣龙,王福会. N掺杂对磁控溅射Ta涂层微观结构与耐磨损性能的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(3): 308-316.
[12] 吴厚朴,田修波,张新宇,巩春志. 双脉冲HiPIMS放电特性及CrN薄膜高速率沉积[J]. 金属学报, 2019, 55(3): 299-307.
[13] 马晓琴, 詹清峰, 李金财, 刘青芳, 王保敏, 李润伟. 倾斜溅射对CoFeB薄膜条纹磁畴结构与磁各向异性的影响[J]. 金属学报, 2018, 54(9): 1281-1288.
[14] 王帅鹏, 罗文华, 李赣, 李海波, 张广丰. La含量对Ce-La合金氢化动力学的影响[J]. 金属学报, 2018, 54(8): 1187-1192.
[15] 时惠英, 杨超, 蒋百灵, 黄蓓, 王迪. 双脉冲磁控溅射峰值靶电流密度对TiN薄膜结构与力学性能的影响[J]. 金属学报, 2018, 54(6): 927-934.