Компьютерное моделирование рассеяния ионов низких энергий упорядоченными структурами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

РГБ АЙДЦЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ имени У. А. АРИФОВА

На правах рукописи

ИВАНОВ Игорь Владимирович

УДК 537.534

Компьютерное моделирование рассеяния ионов низких энергий упорядоченными структурами

Специальность 01.04,04—Физическая электроника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ташкент—1993

Работа -выполнена в Научно-Исследовательском Институте Прикладной Физики при Ташкентском Государственном Университете. Министерства Образования Республики Узбекистан.

Научный руководитель - кандидат физико-математических наук - Евстифеев б.В.

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук, про^. Пугачева Т.О.

- кандидат физико-математических

наук Д^урахалов 7.А.

Ведущая организация г кафедра теоретической физики физического факультета Ташкентского Государственного Университета.

Защита состоится " Рк-ТЗ ' 1993 Г; на заседании

Специализированного Совета ДОК.23.21 в Институте •электроники ич.У.А.Арифова АН РУ по адресу.: 700143, г.Ташкент, ул.2?.Ходжаева,' 33.

С-' диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института электроники им. У.А.Арифова АН РУ. -

Автореферат разослан" _ ' 1993 г..

Ученый' секретарь Специализированного Совета

Лэ--'

д.ф.-м.н.-' Ильйсов А.З.

ООЗД ЖПАКГСРЯГ™ РПЬ'Пта

Актуальность текн.Рассеяние конов поверхность*) твердого тeJИ - один го Есиаи'йгах разделов физккн взаимодействия атошш 'истиц с веществом. Результата исследований по рассеяния могут 'бить использовали как п фундаментальной науке,тал н в прикладных технологических целях.

Ода га наиболее ватных проблем - это исследование рассеяния частиц и распыления вещества при взаимодействия горячей плазмы со стениаки теркиядерннх устеновок.Коррсктное ижеание процесса рассеяшя необходимо не только для выявления состояния поверхности подвергаема ионной бомбардировке ,но н для получения интегральных зврактеристкк процессов знерго-иассообнена в системе плазма - твердое тело. '

В последив годи появились мюпгаслешшэ иетсди агаякза и диагностики поверхности .такие гяк Вщигшо-Йишаа Масс Спектрометрия (ВИЮ'.Спектроскшка Обратного Расселит йоноз 1Ьтзга1Х Энергий (СОРИШ) и др.Точность и достоверность информации получаемой этими методами .налрагув зависят от того насколько глубоко изучены процессы .связанные с явлением рассеял. Следует та'пе ответить и многочисленные технологии .такие как иогсюе легирование и травление полупроводники .создание контроль тонких пленок н т.д.. которое основанн на едадага стальных згшнонерностях рассеяния. Е\*рота исследоваий .оъедикяеынх об'^нм тершш "рассеяние ионов твердо телоа" приводит к необходимости выделения более узких областей,а пненно:

1.0бласть сверхнизка ней телловт: энергий Ео=10~-10 эв 2.Область низких энергий Ео-10-1000 за 3.Область средне энергий Е„-1 - 100 кэв. 4.0бласть высоких энергий Ев > 100 изв. Наиболее изучавши зкеперямектальнп и теоретически на..

сегодня®пий день язлгаггся области тепловых. и средних энергий Прожиточная неада 1И!31 область низких энергий изучена ыгигг гкм-гэ и в течении многих лет является предметом нногичисленных обсуадений' и дисскусий.,

Цельв работы издается выяснение механизма и изучение закономерностей рассеянна конов низкой энергий шнокристалличешши поверхностями кетаялов кетодами компьютерного моделирования ,а такие проведение конфетных расчетов с целой сравнения их с экспериментальными датшшм.

Научная новизна работы заключается в следукцек:

1.Вперзае произведена аналитическая оценка погрешности приблишия последовательных парных столкновений (ППС) для экспоненциального потенциала. Теоретически показано,что увеличение радиуса действия парного потенциала взаимодействия приводит к возрастания ' шсгочастичних эффектов и как следствие, к увеличения погрешности модели ППС.

2.Напиши програ'ла гашьютерного моделирования рассеянна ионов ионокристаллаш в приблиг.лш ППС.Впервые исследоваш физические причини непрншшшсти прогреми использувдих данное приближение для объяснения особенностей экспериментальных результатов пр рассешпш тдаелых .низкоэнергетических ионов металлическим кишши.

3.Нависши програьыа моделирования рассеяния методом молекулярной динамики (МД).С использованием потенциалов Порна-Майера (БЮ.ЦиглераЧзирсдаа-Лнттн ка (ЦБЛ) впервые рассчитаны положения и относительные интенсивности пиков квази-однократного и квазвдвукратного рассеяния в случае бомбардировки ионами С5+,К* монокристаллов Н.Но.и.

4.Впервые исследовано влияние дополнительных взаимодействий уточиящих модельный гамильтониан не •ода Щ на рассеять ионов

шокристйшки.Показавд.что цчет дополнительного отташташ нлн сил связк атоноа твердого теш щшодит к сдвигу пиков

дифференциальных яноргвтшвскюс распределений а о&гасть более

- з -

высоких относительных энергий и существенно улучаает. согласие с зкспергаентом.

5.Впервые исследовано кетодоа гаипьатергого моделирования швшше ориентации ' гаюкристалла Ио га энергия рассежшых иоиов CS* По:сазано,что различна в энергетических спектрах сбусловлеш различна вкладом шшгочас-ичного взаныо-——действия.

6.Впервые неэштеричеааи методом НО 'ЛШ исследована злеитрошш структура ' систем К* U. Восстановленный из ab initio самосогласованных расчетов потенцш ион-атсашго взашодеЛств.чз сказался болей дальиодействдаииа .чей общепринятые потенциал!.

7.Впервые осуществлено кошыотерное моделирование paccesma ионов К* шюкристаллом U с восстановлении^ потеициалои и проведено сравкегош с расчетами в которых использовался потентат ЦБЛ.а такте с экспериментальная дагсшш.

liaymaa и практическая ценность работы.

Вшвлешше в работе закономерности рзссеяшы ионов шших эаергкй поверхпостыл кеталяа поззшшвт глубзе понять вса совокупность э'.гспгрнхенталыах далии по взашодействки атошк частиц с ве-дэствсы.В работе показано .что юшозиергетотеское рассеяние -процесс существенно гсшгоистичний .в котором приждаигг- участие иоп.атоо/ мигени и их электронные оболочки.Роль нногочастичнкх эстетов дапяичивается с »рееньшмем анергии боибэрдчруг^-к

43ct1s1.

Остановленные закономерности рассеяпш когут пролить свет на ноншание длили процессов ьзежиодействга ионов с пецествон.В частности,в случае расшглети твердого тела при ионной бомбардировке .нсзависгао от начальной энергии боабардярдази час../ц при one .агам процессов,предпествугг;,« остановке частиц (Ес< 100 зз) долзш учитываться тогочастнчнае э^кта и, возкозга, дополнительные вглкодействия.Зто нсзэт существенно изменить интегральше характеристики распишиа.

Ойгорузешш васош чдвствнгошють расчетоз к геонетрш

кластеров , исползуеных в качестнз иоделей вкеней.юнзт бить пртазнета изучения] строения гсоеттрст ппг.ержкета и опрсддлч:огл

"4~ '

¡ШЕатсшшк расстояний поверхностных птоыов.Результаты моделироваты с учетои дополнительных взаимодействий когут бить шшьзовшы да уточнения' данных по элешпноыу составу приповерхностных слоев твердого тела.сшга евши действующим на поверхностные атома.

В работе доказана практическая пршенииость неэнпщшеских. нетодов МО ЛКЙО к моделирования рассеяния.Использование методов квантовой хиши позвалает на качественно новой уровне описать большинство процессов взаимодействия атошш частиц с веществом, такие как процессы ионизации-нейтрализации, тральной рекомбинации,озе-процгеец и т.д.Результатн исследований показываят что расселение ионов низких энергий дает информация не только о кристашическоц строении , компонентном составе и чистоте поверхности,™ и о наименее издченной области диагностики твердого тела - злектрошой структуре поверхности. На защиту выносятся:

1.Теоретическая оцеша приближения последовательных парных столкновений для экспоненциального потенциала.

2.Программа и результаты моделирования методом ПЛС.

3.Програима и результаты моделирования рассеяния ионов низкой энергии монокристаллом методой молекулярной динамики.

4.Способы уточнения модальных гамильтонианов метода ИД и результаты расчетов.

Э.Метод и результаты восстановления парного ион-атомного потенциала. 6.Результаты моделирования рассеяния с восстаноапеннш потенциалом.

Публикации.Основное содержание диссертации изложено в 17 публикациях, список которых приведен в конце автореферата. Апробация работа:

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на : XX,XXI Всесоюзных конференциях по эмиссионной электронике (Киев : 1987 г., Ленинград 1990 г.); и Всесоюзном семинаре по вторичной ионной и ионно-фатоннай эмиссии (Харьков ,1988 г.У, 1Х.Х Всесоизной

• шференщм по взаимодействию атошах частиц с тверда телом (йосква

1383-1391 г.); Всесоизноа симпозиуме "Взаимодействие атошшх частиц с поверхностьи твердого.тела "гаияти Н.Д.Арирова (Тагшгг .1983 г.); Всесоюзной сколе-се'дшре "Диагностика поверхности ионными пучками " (Одесса 1990 г.); Объем работа.

Диссертация состоит из ваеде!мя,6 глав.зашнения и 2 приловений. Работа содержит 110 страниц текста,35 рисшпгав.5- таблиц и список литература из 99 наименований.

Содержание работы.

Со введении обосновывается актуальность выбранной теин исследований ее научное и практическое зж'тние .сформ^яироваш осношае пологепия, вшгссыме на защиту и цель исш!довашя,показ?ча новизна работа.

В Главе 1 приведен краткий обзор' теоретических и эксперккенталышх робот люсвяцегашх проблеме рассеяния атгсакх части; псверхностъа твердого тещ и методах ее изучения.

В разделе 1.1 описываются основные особенности экспериментальная результатов [1,2] по рассеянна низкознергетичесюи иолов цело'пш металлов ' конокристалличексии поверхностям'.Пшазаио .что обнарузешзй экспериментально сдвиг дкЗФеренцгалышх внергстическиг распределений в обметь более высоки относителних энергий теоретически необъаснсн, Качественные оценки проведегсшз ранее [1,31 основывается на разных иехшшаах взаимодействия ионов с поверхностью . твердого тела при низких энергиях и сделать окончательный выбор мегду дпуия .ыохшс:зшс1 - последовательных парни столкновений и кногочастччних "грушовых" взаимодействий -иоано только методами коыьзтгрного коделировагая .

В разделе 1.2 опиенвзвтеа шещиеса аналитические модели рассеяния ионоз тверди теть да разных диапазонов энергий.Показано,что спецяфикз проблемы - существенно шогочастичннй характер взаимодействия требует привлечения методов кошьнтерного иодеяфованяя.Описаны основные метода и програхш коджрования рассеяния ионов.

- 6 - '

В глазе II да;а качественная" оценка . применимости модели последовательных парнях столкновений (1ШС) к описанию рассеяния низкоэнергетических ионов поверхности .Оценка гршениыости, аналогичная [41,производится по величине погреяности (остаточного члена в послом потенциале взаимодействия, ион-поверхность),обусловленной пренебретамиы взаимодействиями со всеии остальными атоаани реиетки.Получена оценка сверху и снизу для экспоненциального потенциала .типа Борна-Найера (И):

!UiS.k)=~(2ffiarcsin^)(l+Slfic1+ S5 )exp(-SfkW ) ( i )

J^S з r о ^

где й-1-7^)* ,o.=|- -параметры потенциала Ю ,s=-g- - безразаерное

расстояние от поверхности , а - постоянная резетки, к - число

соседей в используеноа приближении штенциала.Длд к^О (бинарное

приближение) в случае рассеяния Cs+ нз Н ППС применимо во всей

исследованном интервале, энергий 10 < Е0 < 1000 ав для стандарта

констант потенциала БК .В^ьироваше параметра экранировки в

потенг'але БМ от 0.219 ä до 0.5 Ä приводит к увеличении погрешости

Ш1С до 20-40 У. при энергиях Е0< 300 эв.

В главе III описывается метод асимптот и алгоритм написанной на языке ЕС ФОРТРАН програшы моделировшия рассеяния иойов ионокристаллои (Пршшгение 1 диссертации).Вv програьаю использовался потенциал,аналогичный предлоаенноиу в [53:

ГифСг5+С , r« RKp UCr)= V ( 2 )

\0 , г > RKp

где Цр(г) -потенциал Фирсова [6],а костанта С находится из цслрвия ргленства потенциала в точке обрвзашш потенциалу БМ,

С= Л ехрС- - W ( 3 )

В программе предусмотрена возможность использования любого потенциала заданного аналитически .путем предварите ■ ного тшслеши угла рассеяла н координаты точки перегиба траектории.Эти величины вачисятштся методом рпения двухчастичнй задачи численгаш интегрированием уравнений двинения.

В разделе 3.3 показана возможность пренебрежения . неупрупкн потерями в интересуем интервале энергий 190 < Ео< 1140 зв.

В разделе 3.4 описан метод моделирования тепловах колебаний и их роль в коделировании рассеяния ионов гюно1фксталлоа.

В разделе 3.5 описан алгоритм прогрлкш!.

В разделе 3.6 приведен результат ¡¡оделировачия рассеяния ионов Сз+комо1фнсталлоа й(001) и MoíOÜi).Диапазон энергий Е0 =190-1140 зв.угол рассекхия и угл!'падения V =32° ,50" соответствовали зкспор'.шенталь^-нш.Результаты моделирования хороио согласуется с экспериментом в области Е0> 1 газ.При даенкшши энергии Ео< ! icq согласованность с экспериментом постепенно ухудсается -.Сбсуздатся принципиальные трудности программ на основе нетода ППС .которые связана с'необходимость!! использования все более Еестга:э потенциала по мере у-'еныекия энергии первичного пучка , что противоречит экспериментально шблццаеша тенденциям.

В разделе 5.7 приведены результаты моделирования методом ППС шзешпя адсорбции иона Cs+is первичного пучка на поверхность Н( 001) га рассеяние. Шжазно.что учет адсорбции при степени покрытия 0.2-0.5 котслоя-прнводит к появлении в спектрах дополнительного пика - рассеяние Cs+-»Cs и узкрекив энергетического распределения.Этот эффект из коа'эт быть ответственен за наблядаемый экспериментально сдвиг спектров в область высоких энергий , т.к. газ; однокра.ного рассеяния Cs+-*Cs соответствует белее низиы энергиям, чем рассеяние Cs*-*fl .

В главе IU приводятся описание и рездаати моделирования методом . мшгз^-кцляр-гЮй динахики (ИД).

В разделе 4.1 описывается метод ИД на примере даухкерной системы

рассеяшд ионов цепочкой агонов'И.Производится анализ алгоритмов численного китег-^рирования .используемых задан едещкжаси рассеяния.Обосшшвается введение цмзичесиих критериев числений! устойчивости иетода интегрирования типа предиктор-корректор Ш-У поряди точности (Приложение 2 диссертации).

Б раздела-4.2 приводятся результаты расчетов рассеяния 1а цепочке атомов. Показано,что эффект цепочки [7] не ыоает бить ответственен за исследцеыий сдвиг зкор ^распределений для данных углов падения и рассеяния и для дашш пар сталкиванндася частиц. . Раздел 4.3 посвящен результатам моделирования рассеяния методом ИД ш трехмерной структуре.Шжшно.что моделирование рассеяния ионов Сэ4" на НС 001) с использованием потенциала М со стандартными константами дает результата практически совподавде с результатами моделирования методом ППС.Однако варьирование величина константа Ь позволяет получить искомый сдвиг энергий квази-однократного и квазидвукратного пиков (Е/ЕО^О.17 для Ь-0.219 А ' до Е/Е0-0.35 для

о

Ь=0.5 А )йналогичше результата получается гри использовании потенциала Циглера-Бирсака-Литтыарка (ЦБЛ) [8]:

и (г)^0.1818ехр(- ^)+0.5039ехр(-^0.2002ехр^)К).02817ехрС-^))

( 4 )

а-0.8853 а^г^+г^ " )"1.а6- боровский радиус

Глава 1) посвящена способам уточнения модельных гамильтонианов иетода ИД учетом дополнительных взаиыодействий.Обсувдантся 2 модели дополнительна« взаимодействий:

1.связь атомов твердого тела

2.доголкительнос отталкивание от поверхности.

В разделе 5.1 приводятся результата моделирования г. учетом сия связи. Расчеты рассеяния Сй+на Ж 001) с использованием потенциала гармонического оыщлятора в качестве потенциала мематомного взаимодействия дает удовлетворительное согласие с

эксперииентом.Сшшо.остается некоторое различие в иитешшши

пиков.

■ В разделе 5.2 обсувдается ' феноыенологичепжй потенциал дополните^ъного отталкивания ионов от поверхности,аналогичный Еведеноми в [9,10];

иСг^-^Ц- ( 5 )

Н2+В

где й-подгоночный параметр ,В - введено для исюшчения особенности при г=0, г - нормальная к поверхности координата.Варьирование константы А позволяет получить совпадение полоаений расчетах и экспериментальных пиков и улучиить соотновение итенсишгсстей по сравниста с моделированием с учетом сил связи. ,

В разделе 5.3 исследуется влияние ориентации монокристалла Но га рзссе—яше ионов Сз+методом ЙД с' учетом потенциала (5).Расчета показали,что при любых значениях параметра й в потенциале (5) рассеяние на грани (110) в направлении <100> дает больше значения •относительной энергии,чем в случаи рассеяния на грани (001) в тон Ее направл&нии.что согласуется с зкспериментои.Так как условия для двукратного рассеяния в обоих случаях одшаковн.то делается вывод о точ что данный ориентациошшй эффект обусловлен кногочастич—-шм взаимодействием.

В главе III самосогласованная незширичесгам методом МО ШШ (Молекулярных Орбиталей построенных в виде Линейной Комбинации Птошшх Прбиталей) исследуется электронная структура системы .

В разделе 6.1 обсугдавтся используемые гфи теоретическом описании рассеял мл потенциалы взаимодействия и методы их вычисления.

В разделе 6.2 описывается незипирчесгай метод МО ЛКЛО и способ вычисления потенциала взагаодействия этим методом.Расчета производились по программе №ШЕРШ55 - 81 СИ] в базисе НТО-ЗБ (слэтеровских волновых Функций, представленных в виде сумш 5-х гауссовых зкспонент).Вычислешыз полные энергии квазимолекулы К+и -Е^иога Е|<+и атоаа и -. Еу позваляат вычислить потенциал вэалиодоАствия слодцвщм образом :

- 10 -U^ír) = E^Cr)- ÉK+-£V

Постановленный потенциал был аппроксимирована 2-х экспоненциальной функцией:

Mr) = ^ (2117.expC-3.217r) +171.2ехр(-1.423г)) ( 7 )

Потенциал (7) оказался более дальнодействукрш чем потенциалы БН и ЦБ Л.

В разделе 6.3 приводятся результаты моделирования рассеяния ионов К+монокристаллоы U с потенциалами Б11.ЦБЛ и (7).Показано,что расчеты с потенциалом (7) даат больший вклад шогочастичшх эффектов и лучае согласуется с экспериментов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следукда публикациях:

1.Евстифеев В.В..Иванов И.В.,Численное моделирование рассеяния ионов Cs+ монтфисталлон Н.Тезисы докладов XX Всесоззной конференции по эмиссионной электронике,Киев,1987,с.179.

2.ЕвстаФеев В.В.,Иванов Й.В.,Пак Д.Г.,0 погрешюсти модели парных столкновений в области низких энергий, Рукгппсь депонирована в ЯзНШШ,!! 075-43 , 07.09.87. ,

3.Евстифеев В.В.,Иванов И. В., винное моделирование расссеяния ионов Cs+ монокристаллами молибдена и вольфрама,Тезисы докладов U Всесоюзного семинара по вторичной ' ионной и иошга-фотонной эмиссии,Харьков,1988,с.63-85.

4.Евстщеев В.В.,Иванов Й.В.,Компыггерное моделирование влияния сил связи на рассеяние медленных конов Cs+ монокристаллом.Материалы IX Всесоюзной ' конференции по взаимодействии атошшх частиц с твердым телом,Москва,1989, т.1,с.40-42.

З.Евстифеев В.В..Иванов ■ И.В.,Моделирование рассеяния низкознергетических ионов Cs*" поз-рхностыа Ио(100),Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума Взаимодействие атомных частиц с поверхность!) твердого тела,Ташкент, 1269,с.29.

6.Ёвстифеев В.8.,Иванов И.В.,Назинное моделирование рассеяния ионов конокристалпом, Сборник , научных трудов ПИИ Прикладной Физики ТавО, Исследования . по физике твердого тела и штериаловедениэ .Тавкент, 1988, с. 57-62.

7.Евстнфеез В.В.,Иванов И.В.,Компьютерное иоделироваше влияния сил евши на рассеяние медлешых ионов Cs+ ионокристаллои./ЛЬв.йИ СССР.сер.физ., 19Э0.т.54,Н 7.C.1244-124S.

8.Evstlfeev U.U.,Ivanov I.U.,Computer sinulation of Cs+ ion scattering froa a WOOD surface,//Surfice Science,1989,v.217,p.L373-L376.

Э.Епсти^ев B.R.,lfeano3 И.В.,Котызтердае моделирование рассеяния низкознергетических ионов Cs* поверхности (001) монокристалла И,//Поверхность.1991, К 5.C.25-31.

. М.Епстнфеез В.В.Д'ваноп И.В.,Кокпьш-ерное моделирование влияния адсорбции ' из перокчного пучка та рассеяние низкознергстнчссшос • ионов Cs+ нококрнсталлами ОЦН-тига.Тезисы докладов Всссопзного сешшра по диагностике ■ поверхности иошпши

пучками,Одесса,1988.с.167-168.

И.Епстноеев В.В..Иванов Н.В.,Кп:<пъктернпп кодат.фешгшэ вллтпст ориентации монокристалла Но на рассеяние нпзкознергетических ионов С^.Тезисн докладов XXI Всесоюзной. конференции по эмиссионной злектронике.Ленинград, 1989,í.i,c.l22.

12.Евстифеиз В.В.,Иванов И.В..Пссстановленка ион-атомного потенциала га all initio кватовохииичесних расчетов,Иатериалн X Всесоюзной 1гапферепции Бзатюдействне ионов с поверхностью,Москва,1991,т.1,с.56-57.

13.Евсти4дзев В.В..Иванов ¡I.В.,Компьютерно:? моделирование! влта':!я ориентации 'коногфпстаюи Мо га рассеяние ишозгоргеткчп'гс« ионов Csí//™.1991. T.fil.H 12,с.132-135.

14.Евсщеев В.В.,Иваной И.В.,Крштв Н.М.,Кудрляпвп Л.Б. JPaccraviHe ионов Cs1" низгай энергии га грани lloCOOl У/Поверхность, 1992,11 О,с.59-62.

1L.EbcthC.2bb В.В.,Иванов ¡I.B..K расчету потонциага взаимодействия j KMJ// Письиа в Ж>, 1992,т. 18,внп. 18,с.69-74.

- 12 - •

16.Евсткфгев В.Б.,Иванов Й.В.,Ксшыттерноа моделирование рассеяния низко-—-энергетических конов монокристаллом с учетом адсорбции атомов из первич——ного пучка//Известия ВУЗов,сер.физика,1993,Н 2,с.10&-109.

17.Евстифеее В.В..Иванов И.В.,Крылов И.М..Кудряиова Л.Б.,Экспериментальное исследование и компьютерное ииделирование рассеяния ионов низкой энергии поверхность!! ыеталяов//Поверхшсть,1993,Н З.с.35-42.

Основные результаты исследования.

1.Предло1зн метод оценки приближения последовательных гарных столкновений по величине остаточного члена полного потешдаала взаимодействия ион-ловерхность твердого тела.Получено аншитическсе выражение потребности метода ПЛС для экспоненциальных потенциалов,тала Еорш-Иайера.

2. Проз едено вселение дккурелщиашш . энергетических спектров рассеяния ионов Сй+ монокристаллами '¿о и И в прибливении ПГШ.Кейдена низняя граница пришьиости метода ШС для моделирования рассеама ткедых ионов поверхностьи твердого тела.

3.Предпоаен способ учета адсорбции ионов из первичного пучка и •' исследовано влияжю этого фактора та спектры рассеянных частиц.

4.Проведено кодедарованив • рассеяния конов Сз+ ,К+ методом • иолекцляршй динамки цонскристаллак! Н, Ко и У.Бнчислеш паикениа гаксв ккшодкекратного и квазидешФатного рассеяния и их относительнее интенскзйостл дня вленциаюв Борна-Найера н ^лера-Бвдсаяа-Литтьарва. ■ ■

5. Предложены способа уточнения модельного гамильтониаш метода холекулярной ' динамки.йсслсдованы 2 вида дополнительных взажодейстеий - сила связи атомов твердого тела и дополнительное отталкивание ионов от поверхности. Вычислены положения пиков и их относительные интенсивности при ноделирошши рассеяния ионов

ыкгск-рмталлаж К,Ко к и с дчотоа дополнительных взсйцодДштшй.Пансшкп.что уча г дополнительных взакнодействий

- 13 -

существенна цлучьает согласуй с экспериментом.

6.Исследован эдект влияния ориентации иавочзииадла Жо .нэ .зш;рпив рассеяния конов Сз+ .Показано,что этот эффект обусловлен многочастичннм взаимодейавиен.

7.Предлохен метод расчета парного ион-атомного потенЦ)ИЛз.Полученный из ab initio кватовохиыических расчетов потенциал К+ -4J окг'шся более далыюдействуэдиа чен БМ и ЦбЛ потенциалы.

8.Получена результаты моделирования рассеяния K^-^U с рассчитаиш потенциалом,которые лучае согласуется с экспериментом чем расчеты с ЦБЛ потенциалов.

Цитируемая литература.

1.Векслер В.И..Вторичная' эмиссия атомных частиц,©ан.Ташкент,1970,с.258.

2.Базарбаев Н.Н..Евстифеев В.В..Крылов 11.М.,Кудря1шва Л.Б.,Рассеяние тязелых ионов малых энергий//Позерхность,1938,Н 9,с.140-142.

3.Парилис З.С.Дураев В.В.,К теории отраяения атомов от поверхности твердого тела/ЛЬв. АН СССР,сер.фга.,196б,т.30.Н 12.C.1983-1985.

4.Пяр1шда А.Л..В кн. Численные методы в теории разреаенных газов,Москва. ВЦ АН СССР,1969.с.i13-140.

5.Пугачева Т.С.,Ленченко - В.Н.,Ряилов 13.3..Расчет пробегов атомов отдачи , с энергиями до 50 кэв в твердых Телах,Препринт Института Ядерной Физики ЙН ИзССР,Ташкент,1970,18 с.

е.Фнрсов О.Б.,Вычисление потенциала взаимодействия атоыов//13ТО,1957, т.53,с.696-699.

7.КНВШМС В.Н.,Парилис З.С.Дураев Н.Ю..К эффекту цепочки при рассеянии ионов гранью монокристалла//®!! СССР,1970,т.142,К 5,с.1259-1262.

G.Ziegler J.F.,Biersack 3.P.,Littaark U.,Hie stopping and range of ions in solids,Кеа-¥огк,Регдакоп Press,1985,p.321.

9.Hulpke E.,Kann'K..Surface rainbou scattering of alkali ions froa aetal surfaces//Surface Science,1983,v.l33,p.171.

10.v.d.Hoek P.J..Tenner fl.D.,Kleyn fl.H..Baerends E.J.,Hyperthorsal alkali ions scattering froa a octal surfaces : ft theoretical

- 14 -

studs of the potential//Pliys.Rev.,i38G,v.B34, H 8,p.50á0-5042. И.Информационные материалы Специализированного Кшштовохишмеских Про!ркм СО АН СССР , ОЖП-87, Нов осибиск, 1987,25 с

- 15 -

fyjftH знергняли нонларнинг тартибли структураларида сочилинини коипьнтерда моделлавтнринн

Иванов И.В.

Кнскача мазиуни

Диссертация знергияси Ео=10-1000 эв б^лган нонлар дастаси билан монокристалл пзаларнн бомбардимон ^нлинипи натигасида улардан сочи-лган иш^орий металл нонларнинг сочнлиа механнзиини у'рганнага багкн-ланган.

Иида петма-кет зуфт тукнанивлар (К-К1Т) а^нлааикни ион-иеталл Езисн узаротаънри тулнка потенциалининг колди^ х^ади катталиги буйича баз^олаш усулн келтирилган.Пори-Иайер (Б!П экспоненциал потенциали учун К—KI3T усули ^атолигининг аналитик ифодасн олинган.

К-КЗТ якннлавнида коипыатерли аоделлантирши усули билан Н.Мо ионокристалларидан сочнлган Сз+ионларншшг дифференциал энергетик спектрлари х^собланган.К-КМТ усулининг £с< 200 эв булган огир нонларнинг. металл пзасидан сочилиаини тазсифлаа учун вдллаа цункин зааслигининг сабаблари му^окама ^илинган.

Н.Ко ва U нонокристалларида Сз* па К+ ион: фининг сочилигнни нолекулар динамика (ИД) усули билан коипьптерлн ноделлаятнрип утказилган БЦ ва Циглер-Бирсак—Литтиарк (ЦБЛ)-потенциалари орцали квази-бкркарра ва кпази-иккикарра сочилииииинг энергетик чук^илари :у!собланган.

ИД усулининг иоделли гаиильтонианларн ¡$атти^ зиса атомларнинг боглашш кучи ва ионинг взадан ^уиимча итарилиаини хаисобга олиб аншушвтирилган.

Ион-атом ацфтннинг потенциалнни бирлаичн принциплар орк;алн хисоб-ла1В усули челтирилган.Ноэипирик НО ЛКЛО усулида H0NSTER6AUSS-81 програшгаси билан ^исобланган К( U потенциали БИ ва ЦБЛ потенци-аларига ¡^араганда узоро^ таъсир этувчи б^лнб чи^дан.

Иида Ес< 200 эв булган нонларнинг 1^аттик зисм взаси билан йзаро таъсирнинг куп заррали характери аншутнган.Куп зарралнк зффектлари потенциалининг таъсир радиусига боглик.

Иида коцпьитер иоделлаатиризда бнрлаычи принциплар оркали каттик аисннинг конкрет ион-атои ауфти учун ^исобланган узаротаъсирнинг анш^ потеьциалларини иэлативнннг зарурли исботланган.

- iG -

COHPOTER SIHULATIUK OF LOWEHRGY IOH SCATTERING FROM MOHOCRYSTALLS.

Ivanov I.V.

SUMMARY

Thesis contains the results obtained in studying of the cattering Eechanise for alkali ions scattered froa the sonocrystall ¡urfaces for energy of the priuary beam Eo=i0-1000 ev.

The estieate aothod for approxiaation of successive pair collisions (SPC) by value of reaainder there of the total ion-surface potential uas proposed.The analitycal expression for error of the ae-thod SPC uas obtained for the exponential potential Born-Kayer (BH).

Using conputer siaulation in approximation SPC the differential energetic spectrs were caculated fur scattering Cs+Ions fron H.Ko conocrystal Is.The reasons of breaking of bo ;iod SPC fordescriptiori of louenergy (Ec< 200 ev) ion scattering are discussed.

Conputer simulation by vay of the aolecular dynaeics (HD) ae-thod have been carry out for scattering Cs^.K* ions froa K.Ko and U sonocrystalls. Using potentials BK and Ziegler-Biersack-LittiiarK (ZBL) the peaks of quasisingle and quasidouble scattering were calculated.

The nodel baniltonians of the HQ's nethod' «ere developed by taking account the bond forces of the solid state atoas and taking account the extra repulsion from a surface. .

The ion-atoa interaction potential for the systen K*-»U Has restored by uneapirical nethod KO LKAO (Molecular Orbitals constructed froa Linear Combination of Atonic Orbitals) using code . MONSTERGAUSS - HI.This potential has uore long-range character than BH and ZBL potentials.

Present results establish the Eanybodies character of the interaction of ion-surface for £<,< 200 ev.Tlie contribution of Eanybodies effects depends fron pction range of the interaction potential.

It is shcan.lhat conputer simulation aust carry out with the accurate potential computed fron first principles for the concrete pair of ion and solid state.aton.