On the Shift of the Maximum of the Polar Angular Distribution of Sputtered Atoms in the MD Model of the (001) Ni Face Sputtering

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Using an up-to-date full molecular dynamics model of sputtering of single crystals, taking into account the incidence of ions on the surface, the peculiarities and mechanisms of atom sputtering during bombardment of the (001) Ni face with 200 eV Ar ions are studied for two target temperatures. It is shown for the first time that with an increase in the energy of sputtered atoms, not only the maximum of their polar angular distribution in the azimuthal direction toward the Wehner spots, but also the maximum of the polar angular distribution integrated over the azimuthal angles shifts first toward the normal to the surface, and then in the opposite direction. The polar distribution integrated over the azimuthal angle is formed by atoms ejecting from the surface at much larger polar angles than in the final (observed) distribution. Both effects are explained in terms of the surface mechanism of single crystal sputtering.

About the authors

A. I. Musin

State University of Education; STANKIN Moscow State University of Technology

Email: samoilov@polly.phys.msu.ru
Russian Federation, Mytishchi; Moscow

V. N. Samoilov

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: samoilov@polly.phys.msu.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Андрианова Н.Н., Борисов А.М., Машкова Е.С., Овчинников М.А., Суминов И.В. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2023. № 4. С. 10. https://doi.org/10.31857/S1028096023040027
  2. Мелузова Д.С., Бабенко П.Ю., Зиновьев А.Н., Шергин А.П. // Журнал технической физики. 2021. Т. 91. Вып. 12. С. 2038. https://doi.org/10.21883/JTF.2021.12.51770.204-21
  3. Юрасова В.Е., Еловиков С.С., Зыкова Е.Ю. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2007. № 6. С. 38.
  4. Еловиков С.С., Зыкова Е.Ю., Мосунов А.С., Юрасова В.Е., Рыжов Ю.А., Шкарбан И.И. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термояд. синтез. 2007. № 2. С. 26.
  5. Еловиков С.С., Зыкова Е.Ю., Юрасова В.Е. // Изв. РАН. Серия физ. 2010. Т. 74. № 2. С. 147.
  6. Иешкин А.Е., Завильгельский А.Д., Беляев М.Е., Назаров А.В. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. и астр. 2022. № 4. С. 30.
  7. Назаров А.В., Завильгельский А.Д. // Прикладная физика. 2019. № 5. С. 60.
  8. Широкорад Д.В., Корнич Г.В., Буга С.Г. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2017. № 6. С. 71. https://doi.org/10.7868/80207352817060178
  9. Широкорад Д.В., Корнич Г.В., Буга С.Г. // Физика твердого тела. 2017. Т. 59. Вып. 1. С. 189.
  10. Толмачев А.И., Форлано Л. // Журнал технической физики. 2018. Т. 88. Вып. 10. С. 1502. https://doi.org/10.21883/JTF.2018.10.46492.2611
  11. Бачурин В.И., Никитин А.М., Самойлов В.Н., Татур А.Э., Ястржембский В.И. // Изв. РАН. Сер. физ. 1994. Т. 58. № 3. С. 102.
  12. Самойлов В.Н., Корсакова О.С., Татур А.Э. // Изв. РАН. Сер. физ. 1996. Т. 60. № 7. С. 100.
  13. Samoilov V.N., Tatur A.E., Yastrzhembsky V.I. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1996. V. 118. № 1–4. Р. 509. https://doi.org/10.1016/0168-583X(95)01479-9
  14. Samoilov V.N., Korsakova O.S., Tatur A.E. // Vacuum. 1996. V. 47. № 12. P. 1443. https://doi.org/10.1016/S0042-207X(96)00209-6
  15. Korsakova O.S., Samoilov V.N., Dekhtyar K.V., Gurko I.B. // Proc. 7th Eur. Conf. on Applications of Surface and Interface Analysis, Göteborg, Sweden: Wiley and Sons Publ., 1997. P. 860.
  16. Samoilov V.N., Tatur A.E., Yastrzhembsky V.I. // Radiat. Eff. Defects Solids. 1997. V. 142. № 1–4. P. 323. https://doi.org/10.1080/10420159708211617
  17. Самойлов В.Н., Ананьева Н.Г. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 8. С. 106. https://doi.org/10.1134/S0207352819080146
  18. Wehner G.K. // J. Appl. Phys. 1955. V. 26. № 8. P. 1056. https://doi.org/10.1063/1.1722136
  19. Юрасова В.Е., Плешивцев Н.В., Орфанов И.В. // ЖЭТФ. 1959. Т. 37. Вып. 4. С. 966.
  20. Rübesame D., Niedrig H. // Radiat. Eff. Def. Solids. 1996. V. 138. № 1–2. P. 49. https://doi.org/10.1080/10420159608211508
  21. Van Veen A. Sputtering and Scattering by Interaction of Low Energy Noble Gas Ions with Monocrystalline Metal Surfaces. Ph. D. Thesis. Univ. Utrecht, Utrecht, the Netherlands. 1979.
  22. Samoilov V.N., Tatur A.E., Kovaleva N.A., Kozhanov A.E. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1999. V. 153. № 1–4. P. 319. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(99)00216-5
  23. Самойлов В.Н., Мусин А.И. // Изв. РАН. Сер. физ. 2018. Т. 82. № 2. С. 171. https://doi.org/10.7868/S0367676518020084
  24. Самойлов В.Н., Мусин А.И., Ананьева Н.Г. // Изв. РАН. Сер. физ. 2016. Т. 80. № 2. С. 122. https://doi.org/10.7868/S0367676516020289
  25. Kornich G.V., Betz G. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1998. V. 143. № 4. P. 455. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(98)00410-8
  26. Kornich G.V., Betz G., Bazhin A.I. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1999. V. 153. № 1–4. P. 383. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(99)00218-9
  27. Berendsen H.J.C., Postma J.P.M., van Gunsteren W.F., DiNola A., Haak J.R. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81. № 8. P. 3684. https://doi.org/10.1063/1.448118
  28. Karetta F., Urbassek H.M. // J. Appl. Phys. 1992. V. 71. № 11. P. 5410. https://doi.org/10.1063/1.350563
  29. Ackland G.J., Tichy G., Vitek V., Finnis M.W. // Phil. Mag. A. 1987. V. 56. № 6. P. 735. https://doi.org/10.1080/01418618708204485
  30. Gao F., Bacon D.J., Ackland G.J. // Phil. Mag. A. 1993. V. 67. № 2. P. 275. https://doi.org/10.1080/01418619308207158
  31. Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. // Charge States and Dynamic Screening of Swift Ions in Solids. Proc. of the U.S.-Japan Seminar on Charged-Particle Penetration Phenomena, 25–29 January 1982, Honolulu, Hawaii, U.S.A. The Oak Ridge National Laboratory Publ., Oak Ridge, Tennessee, U.S.A. 1983. P. 88.
  32. Gao F., Bacon D.J. // Phil. Mag. A. 1993. V. 67. № 2. P. 289. https://doi.org/10.1080/01418619308207159
  33. Bacon D.J., Deng H.F., Gao F. // J. Nucl. Mater. 1993. V. 205. P. 84. https://doi.org/10.1016/0022-3115(93)90074-9
  34. Weijsenfeld C.H. Yield, Energy and Angular Distribution of Sputtered Atoms. Ph. D. Thesis. Univ. Utrecht, Utrecht, the Netherlands. 1966.
  35. Silsbee R.H. // J. Appl. Phys. 1957. V. 28. № 11. P. 1246. https://doi.org/10.1063/1.1722626
  36. Samoilov V.N., Korsakova O.S., Rodionova E.L., Nikitin A.M., Bachurin V.I. // Ion Beam Modification of Materials / Eds. Williams J.S. et al. Amsterdam: Elsevier, 1996. P. 710.
  37. Корсакова О.С., Алешкевич В.А., Самойлов В.Н., Никитин А.М. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 1997. № 2. С. 77.
  38. Воеводин Вл.В., Жуматий С.А., Соболев С.И., Антонов А.С., Брызгалов П.А., Никитенко Д.А., Стефанов К.С., Воеводин Вад.В. // Открытые системы. СУБД. 2012. № 7. С. 36.
  39. Sadovnichy V., Tikhonravov A., Voevodin Vl. Opanasenko V. // Contemporary High-Performance Computing: From Petascale toward Exascale. Boca Raton: CRC Press, 2013. P. 283.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences