Рассеяние металлических ионов поверхностью твердых тел в области низких энергий

Костина, Наталья Владимировна

Рассеяние металлических ионов поверхностью твердых тел в области низких энергий тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

Костина, Наталья Владимировна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Пенза МЕСТО ЗАЩИТЫ

2003 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Рассеяние металлических ионов поверхностью твердых тел в области низких энергий»

Автореферат диссертации на тему "Рассеяние металлических ионов поверхностью твердых тел в области низких энергий"

На правах рукописи

Костина Наталья Владимировна

РАССЕЯНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИОНОВ ПОВЕРХНОСТЬЮ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В ОБЛАСТИ НИЗКИХ ЭНЕРГИЙ

Специальность 01.04.04 - физическая электроника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Рязань - 2003

Работа выполнена в Пензенском государственном университете.

Научный руководитель - доктор физико-математических наук, профессор Виктор Васильевич Евстифеев

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Степан Степанович Волков, кандидат физико-математических наук Александр Федорович Владимиров

Ведущая организация - Московский инженерно-физический институт (технический университет)

Защита состоится £3сентября 2003 г. в &часов на заседании диссертационного совета К212.212.02 при Рязанском государственном педагогическом университете им. С.А. Есенина по адресу: 390000, Россия, г. Рязань, ул. Свободы, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГПУ.

Автореферат разослан ¿¿Л-Ф-^С^ ,

Ученый секретарь диссертационного совета А.Б. Ястребков

¿ши > ~п

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В последние 20-30 лет особенно возрос интерес к исследованиям явлений и процессов, происходящих при взаимодействии атомных частиц с поверхностью твердого тела. Актуальность таких исследований обусловлена развитием и внедрением в практику новых прогрессивных технологий, использующих методы ионного и ионно-плазменного напыления, ионной имплантации и молекулярной эпитаксии. Необходимость изучения поверхностных явлений связана с проблемой «первой стенки» в управляемых термоядерных реакторах и ионных двигателях, а также с получением новых материалов с заданными свойствами, что требует применения эффективных методов контроля и, в частности, методов, основанных на диагностике поверхности ионными пучками. Помимо уникальных физических экспериментов, проводимых учеными с целью изучения явлений, наблюдаемых на поверхности твердого тела при ионной бомбардировке, используются численные методы, приобретающие все более широкое распространение в связи с совершенствованием компьютерной техники.

Одним из наблюдаемых явлений является рассеяние атомных частиц поверхностью твердых тел. Наиболее полно изученными являются область сверхнизких или тепловых энергий (Ео=0Д-1 эВ), где отражение налетающих частиц от поверхности рассматривается как «от стенки» и учитывается эффект аккомодации, и область средних энергий (Е„=1-100 кэВ), где отражение объясняется в рамках известной бинарной модели, в которой рассеяние, интерпретируют как акт упругих столкновений бомбардирующего иона с отдельными несвязанными между собой атомами кристаллической решетки.

Менее изученной оказалась область энергий бомбардирующих частиц Е0, лежащих в диапазоне десятков и сотен эВ. Для этой области не существует однозначного подхода к механизму рассеяния ионов поверхностью. Одни исследователи стоят на позиции бинарных столкновений иона с атомами мишени, другие - на позиции многочастичных (групповых) взаимодействий.

Цель диссертационной работы:

1) установление механизма взаимодействия ионов с поверхностью твердого тела в области низких энергий и определении границ его применимости;

2) разработка методических основ анализа поверхности твердых тел и пленочных структур ионными пучками низкой энергии.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Развит метод численного моделирования рассеяния ионов упорядоченными структурами на основе молекулярной динамики с использованием дальнодействующих потенциалов взаимодействия.

2. Проведено компьютерное моделирование рассеяния щелочных ионов низких энергий поверхностными гранями монокристаллов тугоплавких металлов с применением дальнодействующего потенциала взаимодействия Циглера-Бирзака-Литтмарка. Изучены дифференциальные энергетические и угловые распределения ионов Св+, рассеянных монокристаллами ЛУ и Мо.

3. Проведено компьютерное моделирование рассеяния металлических ионов кристаллическими поверхностями тех же металлов (Ме+—>Ме) в области низких энергий бомбардирующих частиц (Ео=40-*-500 эВ). Изучены дифференциальные энергетические распределения, угловые распределения интенсивности и угловые распределения по энергиям и интенсивности металлических ионов, рассеянных теми же металлами с ОЦК- и ГЦК-решеткой, а также проведено сравнительное изучение рассеяния одно- и двухзарядных ионов ванадия на ванадиевой мишени.

4. Изучена зависимость энергии рассеянных ионов от величины постоянной решетки и рассмотрен вопрос о возможности использования полученных результатов в прикладных аспектах.

Научная новизна полученных результатов

а) одновременное взаимодействие налетающего иона с несколькими атомами бомбардируемой мишени;

б) увеличение доли энергии, сохраняемой рассеянным ионом, и рост числа атомов, участвующих во взаимодействии, с уменьшением энергии бомбардировки;

в) отсутствие рассеяния «вперед», т.е. отсутствие проникновения ионов вглубь мишени;

г) рассеяние в ограниченном интервале углов уг,

д) эффект «зеркального отражения» ионов от поверхности мишени.

упругом ударе и служит реальным подтверждением механизма многочастичного взаимодействия. Определены границы применимости механизма многочастичного взаимодействия по факту перехода рассеяния от зеркального к изотропному при скоростях налетающих частиц у0> 16800 м/с.

3. На основе результатов компьютерного эксперимента установлено, что малое изменение расстояния между поверхностными атомами мишени ведет к существенному изменению доли сохраняемой рассеянными ионами энергии и формы энергетических спектров. С использованием выявленной зависимости разработаны методические основы определения межатомных расстояний на толщинах в единицы атомных слоев в диапазоне энергий бомбардировки Ео=40+500 эВ.

Достоверность полученных результатов базируется на согласии рассчитанных на ЭВМ характеристик рассеяния и экспериментальных данных [1-2], а также результатов других исследований, где возможно проведение таких сравнений [3-4].

Научная и практическая значимость

1) Установленные закономерности рассеяния служат основой для понимания других процессов взаимодействия ионов с поверхностью. В частности, учет многочастичных эффектов существенно изменит интегральные характеристики распыления твердого тела ионной бомбардировкой вне зависимости от начальной энергии бомбардирующих частац при описании процессов, предшествующих их остановке (Е„< 100 эВ).

2) Полученные результаты служат основой для создания совершенно новых методов исследования поверхностей. Например, низкоэнергетическое рассеяние тяжелых ионов можно использовать как метод контроля плотности пленок нанометровой толщины и определения кристаллической структуры пленки в производстве пленочных изделий в микроэлектронику.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Гипотеза о механизме многочастичного взаимодействия тяжелых низкоэнергетических ионов, имеющих кинетические энергии в области десятков и сотен эВ, с поверхностью твердого тела подтверждена результатами компьютерного моделирования процесса рассеяния ионов металлов упорядоченными структурами, согласующимися с экспериментальными данными и полученными на основе метода молекулярной динамики с использованием дальнодействующего потенциала взаимодействия Циглера-Бирзака-Литтмарка.

2. Границы применимости механизма группового взаимодействия определяются по факту перехода рассеяния от зеркального к изотропному при скоростях бомбардирующих частиц, превышающих 16800 м/с.

3. Новый способ определения межатомных расстояний пленочных структур на толщинах в единицы атомных слоев в диапазоне энергий бом-

бардировки от нескольких десятков до сотен эВ по виду энергетических спектров и значениям энергии рассеянных частиц в максимуме их энергетических распределений разработан на основе выявленной в процессе компьютерного эксперимента зависимости энергии отраженных ионов от постоянной решетки, заключающейся в том, что малое изменение расстояния между поверхностными атомами приводит к существенному изменению доли сохраняемой рассеянными ионами энергии и формы энергетических спектров.

Апробация работы: основные результаты данной работы докладывались на симпозиуме по эмиссионной электронике: термоэлектронная, вторично-электронная, фотоэлектронная эмиссии и спектроскопия поверхности твердого тела (Рязань, 1996), на межотраслевом семинаре «Взаимодействие плазмы с поверхностью» (Москва, 1999), на XIV международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью ВИП-1999» (Звенигород, 1999), на международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2000), на IX международном семинаре «Диагностика поверхности ионными пучками» (Запорожье, Украина, 2000), на П международной конференции «Фундаментальные проблемы физики» (Саратов, 2000), на 7- Всероссийской конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург - Санкт-Петербург, 2001), на XV международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью ВИП-2001» (Звенигород, 2001).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 4 научные статьи, 8 тезисов и кратких содержаний докладов в сборниках материалов международных конференций, семинаров и симпозиумов. Основной список публикаций приведен в конце автореферата.

Личный вклад автора

Диссертантом самостоятельно разработана физическая и математическая модель рассеяния ионов металлов низкой энергии поверхностью твердого тела с использованием дальнодействукнцего потенциала взаимодействия Циглера-Бирзака-Литтмарка на основе метода молекулярной динамики. Диссертантом самостоятельно получено, обработано и проанализировано абсолютное большинство приводимых результатов компьютерного эксперимента с помощью самостоятельно созданного программного обеспечения. Выбор направления исследований, формулировка задач и обсуждение результатов проводились совместно с научным руководителем.

Объем и структура диссертационной работы: диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы и одного приложения. Работа содержит 140 страниц машинописного текста, 40 рисунков и одну таблицу. Список литературы включает 104 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, определены цели и задачи исследований, отражена научная новизна полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, а также указаны научная и практическая значимость работы.

В первой главе проведен обзор литературы, в которой описаны модели и методы теоретического изучения взаимодействия ионов с поверхностью твердых тел; выявлены достоинства и недостатки рассмотренных методов и моделей, а также оценена возможность их применения для исследования низкоэнергетического рассеяния.

На основе приведенных данных сделаны выводы и осуществлена постановка задачи исследований.

Во второй главе приведены физические основы создания компьютерной модели рассеяния ионов поверхностью кристаллов методом молекулярной динамики, а также описана ее информационная структура. Суть метода состоит в численном решении уравнений движения Ньютона, учитывающих силы, действующие между всеми взаимодействующими частицами. С помощью данного метода можно проследить эволюцию системы «частица - мишень» во времени, т.е. рассчитать траектории, скорости и энергии совокупности частиц, каждая из которых подчиняется классическим законам движения, т.к. де-бройлевская длина волны такой частицы составляет не более 10"13 м. При этом местоположения, начальные энергии и начальные скорости бомбардирующей частицы и всех атомов мишени рассматриваются как исходные величины.

Представлено описание построения модели мишени, геометрии бомбардировки мишени ионным пучком, системы взаимодействующих частиц, а также описан метод решения системы дифференциальных уравнений движения падающих на мишень частиц. Входные параметры модели, описывающие мишень, включают элементный состав мишени (заряд и масса атомов мишени), тип кристаллической решетки (решетки ОЦК-типа с двухточечным базисом и ГЦК-типа с четырехточечным базисом), ориентацию решетки по отношению к поверхности и ориентацию поверхности мишени по отношению к ионному пучку. Входные параметры программной модели, описывающие первичный пучок ионов, падающих на мишень, включают массу п^ иона, его зарядовое число Ъ (атомный номер), начальную энергию Е0 и угол падения а, отсчитываемый от нормали к поверхности мишени. Поскольку теоретическая модель взаимодействия пучка ионов с поверхностью основана на описании взаимодействия отдельного иона с небольшой группой рассеивающих центров, проводится серия расчетов по моделированию рассеяния одиночного иона для совокупности начальных условий, статистические характеристики которой соответствуют параметрам распределения реального пучка. Для определения геометрии

бомбардировки мишени ионным пучком в программной модели выбиралась сферическая система координат (г,в,(р), в которой задавались величина и направление начальной скорости иона •

В используемой для исследования процесса рассеяния ионов кристаллическими мишенями программной модели реализована возможность выбора вида потенциала взаимодействия налетающего иона с атомами бомбардируемой мишени. В качестве потенциалов, описывающих ион-атомное взаимодействие, предложены потенциалы Борна-Майера

У{г)=ке4, (1)

где Х = , Ь=0.219 А; 7], 72 - зарядовые числа взаимодейст-

вующих частиц

и дальнодействующий потенциал Циглера-Бирзака-Литгмарка

у{г)=^^-\:1е-^г1ь + сзе-^т1ь + с5е-^г1ь + с7е-с>г1ь) , (2)

где 72е- соответственно ядерные заряды налетающего иона и атома мишени; Ь = 0.8853-0.53/{^0.231пг, + е0.231п22)1 А; с ¡=0.1818, с2=3.2, с3=0.5099, с4=0.9423, с¡=0.2802, с6=0.4029, с?=0.02817, с8=0.201б.

В расчетах по данной программной модели было также учтено дополнительное отталкивание ионов, связанное с обменным и спин-поляризационным взаимодействием перекрывающихся электронных оболочек иона и кластера, состоящего из ближайших атомов мишени, посредством феноменологического потенциала вида

У(г)=А/(г2 + В ) , (3)

где А (эВ-А2)- константа, которая в расчетах выбиралась пропорциональной энтальпии испарения соответствующего металла - величине порядка энергии'связи атомов этого металла; В=0.01 А2 вводилось для исключения особенности при г=0 (г- нормальная координата к поверхности мишени).

В соответствии с методом молекулярной динамики система взаимодействующих частиц описывалась в программной модели функцией Гамильтона вида

Н = р2/2т0 + I р2]2т, + 1/(г), (4)

1 = 1

где р0, та - импульс и масса налетающего иона; р„ т,- импульс и масса ¡-го атома мишени; С/ (г)- потенциальная энергия системы взаимодействующих частиц.

Потенциальная энергия системы взаимодействующих частиц представляется в виде следующих составляющих:

и=и,+и2> (5)

где U£V,„(jr„ - г,I)- потенциальная энергия взаимодействия иона (час-i = j"

тица с индексом 0) с атомами мишени (Vor потенциал парного ион-атомного взаимодействия); и2 = V(z).

С учетом этого записывалась система дифференциальных уравнений следующего вида:

=_ wAt.-H) _ Mil,

drct dz

(6)

I ¡ = 1

т,чл— I ---,

г = 1 °г,к

где гл,гл- проекции радиусов-векторов иона и /-той частицы соответственно на к-ю ось координат; \ак,у,к- проекции скоростей иона и /-

той частицы; —

= F,t - проекции силы, действующей на i-тую частицу.

Начальные условия задаются в виде

yjOJ=0_

Уох(о J=^2Eo/m0-sine-cosv, уау(0 2Ео/т0 sin в-sin <р, Voz (0 >V 2 Ео!m0cosB,

(7)

здесь в и (р - заданные углы в сферической системе координат; индекс к принимает значения х, у, г.

Для решения полученной системы дифференциальных уравнений был использован численный метод Адамса-Башфорта-Мултона (метод прогноза и коррекции) 4-го порядка точности. Стартовые значения в данной модели получены методом Эйлера-Коши.

Решение системы уравнений движения проводилось до тех пор пока:

1) ион не выйдет из зоны расчета (гг>й„, г.- проекция радиуса-вектора иона на ось г); й„=5 А;

2) полная энергия иона не станет менее 2 эВ (ион выходит из плоскости падения и детектирования).

Решение системы уравнений движения контролировалось по выполнению закона сохранения энергии:

Е, = Е + 2Е,. i = l

где Е0- начальная энергия системы взаимодействующих частиц; Е- энергия, сохраняемая ионом после взаимодействия; Е,- энергия, сохраняемая i-м атомом мишени после взаимодействия.

При проведении расчетов по данной программной модели баланс энергий выполнялся с точностью до 1 %.

Рассматривалось рассеяние ионов, не вышедших из плоскости падения, на любой определенный угол у/. При этом угол сбора ионов Луг составлял от 1 до 2,5° в зависимости от начальной энергии иона и рода мишени.

Выходные данные программной модели представляют собой угловые распределения рассеянных частиц Ncm/yr=f( уг), E/E0=f[ у/) и энергетические распределения рассеянных частиц Ncm/E=f(Е/Е0). Здесь Ncm- число ионов в столбце гистограммы (энергетическая ширина столбца, соответствующего энергии Е, равна 0.008 эВ), а Е/Еа- доля энергии, сохраняемая рассеянньм на угол уг ионом (угол между импульсами падающего и отраженного пучка).

Созданная программная модель реализована на языке программирования Turbo Pascal версии 7.0.

В третьей главе приводятся результаты компьютерного моделирования рассеяния ионов Cs+ поверхностными гранями монокристаллов W и Мо. Обсуждаются расчеты для двух потенциалов взаимодействия (Цигле-ра-Бирзака-Литгмарка (ЦБЛ) и Борна-Майера (БМ)) и сравниваются с данными других авторов.

Полученные результаты свидетельствуют

а) об отсутствии в расчетных спектрах ионов с малыми значениями относительной энергии;

б) о больших относительных энергиях рассеянных ионов, которые значительно превышают величину, определяемую классической формулой для парных упругих соударений;

в) о рассеянии в ограниченном интервале углов уг,

г) об эффекте зеркального отражения, заключающемся в том, что при условии у/=я-2а (а-угол падения) наблюдается максимальное количество рассеянных ионов с максимальной энергией. Указанный эффект имеет место только при использовании в расчетах дальнодействующего потенциала ион-атомного взаимодействия (рис. 1).

В результате сравнения дифференциальных характеристик рассеяния, полученных для различных потенциалов взаимодействия, выявлено, что использование в расчетах более дальнодействующего потенциала не только улучшает согласие расчетных данных с экспериментальными, но и позволяет выявить и исследовать закономерности, связанные с групповым характером взаимодействия налетающего иона с поверхностными атомами мишени. Исследование рассчитанных энергетических распределений рассеянных ионов показывает увеличение максимальной относительной энер-

Nbt.SE 2М

Нст./ыгоп рмняния ЕХЕо

0.31

0.Щ

0.13

3.33

Иг

0.65

1533

2536

■V

0.65

—~'

.1-1 1 1

«■к ж 1 1

1 1 «1 1

С 1_

0.66

, 1

Г*

.я

А-

) «

1.00

5 • V

4 N к

1.00

ЯВЮФЯ

ля

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 36 72 10} 144 180 0 36 72 108 144 180" Е/&о ит-ол р*ос«ячмия, ° угол рАООвЯМИЯ, °

Рисунок 1 - Энергетические распределения^) и экспериментальный спекгр(Г), угловые распределения интенсивности(б) и угловые распределения относительной энергии(в) ионов Сэ*, рассеянных поверхностной гранью (110) монокристалла IV, для разных значений энергии бомбардировки Ео,эВ: 1-40, 2-100, 3-190, 4-580.(Угол падения ионов на мишень а=41°, угол рассеяния цг=92°. Плоскость падения и детектирования {110}. Распределения получены при использовании потенциала ЦБЛ+дополнитеяьный потенциал(З)).

гии, сохраняемой отраженными частицами, в случае применения более дальнодействующего потенциала. Учет влияния сил связи на процесс рассеяния ионов поверхностью кристаллов приводит к смещению энергетиче-

ских распределений отраженных частиц в высокоэнергетический диапазон. Исследование угловых распределений интенсивности рассеянных ионов показало следующее:

а) угловые распределения, полученные при использовании в расчетах БМ- потенциала, дают основание говорить о небинарном механизме взаимодействия ионов низкой энергии с поверхностными атомами твердого тела;

б) применение в процессе моделирования дальнодействующего потенциала ЦБЛ и учет влияния сил межатомного взаимодействия позволили наблюдать эффект «зеркального отражения» и тем самым определить механизм взаимодействия налетающих ионов с поверхностью как сугубо многочастичный.

Прослежена динамика перехода от-многочастичных взаимодействий к бинарным столкновениям с увеличением энергии бомбардировки и использованием менее дальнодействующего потенциала взаимодействия. В области энергий Ео>200 эВ при увеличении Е„ обнаружено уменьшение интенсивности высокоэнергетического пика в энергетических спектрах и увеличение интенсивности низкоэнергетического пика с одновременным расширением диапазона углов рассеяния и исчезновением эффекта «зеркального отражения».

Четвертая глава посвящена изучению рассеяния металлических ионов (V*, Ве+, 1МГ, А1+, Рг+, РЬ+) кристаллическими поверхностями

тех же металлов (Ме+—>Ме). Приведены результаты компьютерного моделирования рассеяния Ме+—>Ме с ОЦК- и ГЦК-решеткой, а также результаты сравнительного изучения рассеяния одно- и двухзарядных ионов ванадия V- мишенью.

Здесь также, как и в главе 3, обнаружен эффект «зеркального отражения» ионов от поверхности со скоростью у052- 104 м/с как реальное подтверждение механизма многочастичного взаимодействия, а также впервые достаточно полно исследовано его проявление для мишеней с разным атомным номером (для тяжелых мишеней эффект продолжает наблюдаться при больших значениях энергии бомбардировки, чем для легких). Изучение указанного эффекта показывает, что многочастичные взаимодействия - это сугубо поверхностное явление, вероятность которого определяется скоростью налетающих ионов (рис. 2).

Сравнение результатов моделирования рассеяния одно- и двухзарядных ионов ванадия ванадиевой мишенью позволяет говорить о влиянии зарядового состояния бомбардирующего иона на проявление эффекта группового взаимодействия. В случае Vм—-»V данный эффект проявляется ярче - доля энергии Е/Е0, сохраняемая рассеянным двукратно заряженным ионом У"1, выше, чем у однократно заряженного иона при прочих равных условиях.

Not.SE 8.10

0.65

0.10

О 02 0.4 0.6 0.« 1

0.71

Нй

0.17

3 0.0«

I.:

О 02 0.4 0.6 0.8 I

Е/Ео

Е/Ео 1.00

_1 Г

III

1 • 1

» (• 2 тклтя

' | | 1'

и_

ШШГ '!9

1 г 41

7*" _

36 72 108 144 180

1.00

■ш^мм яш ЯШ

лчааннн ■ ■

^ щ

■1 м

■ н ■I

тт^ ш ■1 ■1 н

■ « ■ ■

Ш ■1 и

ипк^к/и Щ ■

я ■ ■

1.00

И щ ■ м щ

1Ш1Н ■ ■ ■я ■

ГВН «1 м ■1 ■1 ■

■ И ■1 ■ ■

1ЛМ17Ш щ н ■ щ м

щ ■1 н щ н V

МГМЕ1Л1 щ ■ ■ ■ ■ в

» ■ ■ щ ■1 ■■

ПИК1Г ■ ■ ■ щ

гпм» 41 ■ ■ н ■ ■

36 72 108 144 180

угол уаоомния«

Рисунок 2 - Энергетические спектры и угловые распределения относительной энергии для случаев а-Р^-ЯЧ, б-Ве+->Ве для разных значений энергии Е0,эВ: 1-40, 2-100, 3-500. (а=55°,р=70°. (110), {001}).

Приведены результаты зависимости энергии рассеянных ионов от величины постоянной решетки (рис. 3): малое изменение расстояния между поверхностными атомами мишени ведет к существенному изменению доли сохраняемой рассеянными ионами энергии, а также формы энергетических спектров. Максимальная доля энергии, сохраняемая рассеянными назад ионами, возрастает с уменьшением межатомного расстояния.

На основе полученных данных обсуждается вопрос определения межатомных расстояний тонких пленок по положению максимума энергетических распределений или по максимальным значениям энергии рассеянных частиц. А именно, если в процессе напыления (роста) пленки следить за энергетическим распределением отраженных от ее поверхности ионов (ионы и пленка одного материала), то по виду энергетических спектров и положению их максимума на энергетической шкале можно судить о

Етах

Ео №

0,7

0,6 * А1 ■ • РЬ •

0,5 1 1 -

Е0

0,74 0,72 0,7 0,68 0,66

J_1_1_I_I_1_

3,5 4,0 4,5

3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 А

Рисунок 3 - Зависимость максимальной относительной энергии рассеянных ионов от постоянной решетки: а- ГЦК-меташтов, б-ОЦК-металлов. Энергия бомбардирующих частиц Ео=40 эВ.

плотности покрытия и о кристаллической структуре пленки. Для этого предварительно должны быть сняты энергетические спектры с эталонных образцов, качества которых по всем параметрам удовлетворяют предъявляемым стандартам.

В заключении перечислены наиболее важные результаты работы.

В приложении приведен текст программы компьютерного моделирования рассеяния ионов поверхностью кристаллов методом молекулярной динамики.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе метода молекулярной динамики разработана модель рассеяния металлических ионов низкой энергии поверхностью твердого тела. В качестве потенциала ион-атомного взаимодействия был использован дальнодействующий потенциал Циглера-Бирзака-Литгмарка. Полученные дифференциальные характеристики рассеяния хорошо согласуются с экспериментальными данными и данными численных расчетов других исследователей (там, где они имеются).

2. Созданное программное обеспечение позволяет воспроизводить и предсказывать энергетические и угловые характеристики бомбардирующих ионов после их взаимодействия с атомами кристаллической решетки твердого тела.

3. Изучены энергетические и угловые распределения ионов ряда элементов, рассеянных упорядоченными металлическими структурами в области энергий бомбардировки Ео=40+500 эВ. Установлены факто1, однозначно доказывающие многочастичный характер взаимодействия тяжелых ионов с поверхностными атомами твердых тел.

4. Впервые достаточно полно исследован эффект зеркального отражения бомбардирующих ионов поверхностью, который является прямым доказательством механизма многочастичного взаимодействия. Изучение указанного эффекта показывает, что групповые взаимодействия - это сугубо поверхностное явление, вероятность которого определяется скоростью налетающих ионов. Установлено, что механизм многочастичного взаимодействия бомбардирующих ионов с поверхностью твердых тел начинает работать при скоростях налетающих ионов уо<2-104 м/с (для V Ео<75 эВ, для Се Е0<195 эВ, для и Е0<348 эВ и т.д.). При таких скоростях время взаимодействия иона и поверхностных атомов мишени таково, что отталкивающее действие ион испытывает не только от ближайших в момент столкновения атомов решетки, но и через связь от более удаленных атомов.

5. На основании результатов компьютерного эксперимента показано, что малое изменение расстояния меэвду поверхностными атомами мишени при ее бомбардировке ионами того же металла ведет к существенному изменению доли сохраняемой рассеянными ионами энергии и формы энергетических спектров. С использованием выявленной зависимости энергии рассеянных ионов от постоянной решетки созданы методические основы определения межатомных расстояний на толщинах в единицы атомных слоев в диапазоне энергий бомбардировки от нескольких десятков до сотен эВ. Таким образом, метод анализа поверхности твердых тел и структуры тонких пленок, основанный на явлении обратного рассеяния ионов низкой энергии, должен быть чувствительным и потому достаточно эффективным (при полном отсутствии разрушения поверхности исследуемого вещества под действием ионной бомбардировки).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Костина Н.В. Компьютерное моделирование отражения материалов с высоким атомньм номером / В.В. Евстифеев, Н.В. Костина // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез.-1999.-Вып.1.-С. 69-73.

2. Костина Н.В. О зеркальном отражении ионов от поверхности в области низких энергий / В.В. Евстифеев, Н.В. Костина // Известия РАН. Серия физическая.-2000.- Т.64, № 4.-С. 771-776.

3. Костина Н.В. Компьютерное моделирование рассеяния Ме+—>Ме с ГЦК- решеткой / В.В. Евстифеев, Н.В. Костина // Известия РАН. Серия физическая.-2002.- Т. 66, № 1.-С. 129-130.

4. Костина Н.В. О методе анализа наноразмерных металлических пленок / В.В. Евстифеев, Н.В. Костина // Известия РАН. Серия физиче-ская.-2002.- Т. 66., № 7.-С. 1033-1035.

5. Костина Н.В. Низкоэнергетическое рассеяние в диагностике поверхности / Н.В. Костина, В.В. Евстифеев // Материалы Всероссийского симпозиума по эмиссионной электронике: термоэлектронная, вторично-электронная, фотоэлектронная эмиссии и спектроскопия поверхности твердого тела,- Рязань, 17-19 сентября 1996 г.- с. 149-150.

6. Костина Н.В. О зеркальном отражении ионов от поверхности в области низких энергий / В.В. Евстифеев, Н.В. Костина // Материалы XIV Международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью».-Звенигород/Москва, 30 августа-3 сентября 1999 г.- Т.1.-С. 173-176.

7. Костина Н.В. Компьютерное моделирование низкоэнергетического рассеяния Ме+—>Ме с ГЦК- решеткой // Тезисы докладов Междуна-

родной конференции молодых ученых и студентов.-Самара, 12-14 сентября 2000 г.-С. 48.

8. Kostina N.V. Computer simulation of Me+—»Me scattering with face-centered lattice / V.V. Evstifeev, N.V. Kostina // Proceeding of the IX International Workshop «Ion Beam Surface Diagnostics».- Zaporizhzhya, Ukraine, October 4-6, 2000.-P. 43-45.

9. Костина H.B. Сравнительное изучение рассеяния одно- и двухза-рядных металлических ионов поверхностью / В.В. Евстифеев, Н.В. Костина // Материалы П Международной конференции «Фундаментальные проблемы физики».-Саратов, 9-14 октября 2000 г.-С. 75-76.

10. Костина Н.В. Сравнительное моделирование рассеяния металлических ионов низких энергий с большим и малым атомными номерами поверхностью // Сборник тезисов докладов 7я Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых.-Екатеринбург/Санкт-Петербург, 5-10 апреля 2001 г.-С. 303-304.

11. Костина Н.В. Эксперимент и компьютерное моделирование рассеяния металлических ионов поверхностью / В.В. Евстифеев, Н.В. Костина // Материалы XV Международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью».-Звенигород/Москва, 27-31 августа 2001 г.- Т.1.-С. 526-527.

12. Костина Н.В. О методе анализа наноразмерных металлических пленок / В.В. Евстифеев, Н.В. Костина // Материалы XV Международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью».-Звенигород/Москва, 27-31 августа 2001 г.- Т.1.-С. 255-257.

Список использованной литературы

1. Векслер В.И. Групповые и последовательные парные столкновения при рассеянии ионов Cs+ монокристаллом вольфрама / В.И. Векслер, В.В. Евстифеев // ЖЭТФ.-1973.-Т. 64, № 2.-С.568-575.

2. Евстифеев В.В. Рассеяние тяжелых ионов низкой энергии по-; верхностью металлов: Дисс...доктора, ф.-м. наук: 01.04.07.-Защищена 22.06.94;Утв. 11.11.94.-Москва, 1994.-342 с.

3. Евстифеев В.В. О влиянии вида потенциала на энергию рассеянных ионов / В.В. Евстифеев, И.В. Иванов, Н.М. Крылов, Л.Б. Кудряшова, A.C. Мосунов // ЖТФ.-1993.-Т. бЗ.-Вып. 11.

4. Евстифеев В.В. Компьютерное моделирование влияния ориентации монокристалла Мо на рассеяние низкоэнергетических ионов Cs+/ В.В. Евстифеев, И.В. Иванов//ЖТФ.-1991.-Т. 61,-Вып. 12.-С.132-135.

КОСТИНА Наталья Владимировна

РАССЕЯНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИОНОВ ПОВЕРХНОСТЬЮ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В ОБЛАСТИ НИЗКИХ ЭНЕРГИЙ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 25.06.03 г. Бумага офсетная. Формат 60x84 Vie-Гарнитура Times New Roman. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,2. Уч.-иэд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 131.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный педагогический университет имени С.А. Есенина» 390000, г. Рязань, ул Свободы, 46

Отпечатано в редакционно-издательском центре РГПУ 390023, г. Рязань, ул. Урицкого, 22

ib 14 7

2-ooJ-A

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Костина, Наталья Владимировна

Введение.

Глава 1. Модели и методы теоретического изучения рассеяния ионов поверхностью твердых тел.

Глава 2. Модель рассеяния ионов поверхностью кристаллов методом молекулярной динамики.

2.1 Физические основы создания модели.

2.2 Информационная структура программной модели.

Глава 3. Рассеяние щелочных ионов низких энергий поверхностными гранями монокристаллов тугоплавких металлов.

3.1 Рассеяние ионов Cs+ монокристаллами W и Мо.

3.2 Сравнение результатов моделирования рассеяния

Cs+—> W для двух потенциалов взаимодействия.

Выводы.

Глава 4. Рассеяние металлических ионов кристаллическими поверхностями собственных металлов (Ме+-> Me).

4.1 Рассеяние Ме+—> Me с ОЦК - решеткой.

4.2 Рассеяние Ме+—> Me с ГЦК - решеткой.

4.3 Сравнительное изучение рассеяния металлических ионов низких энергий с большим и малым атомными номерами поверхностью.

4.4 О методе анализа наноразмерных металлических пленок.

Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Рассеяние металлических ионов поверхностью твердых тел в области низких энергий"

В последние 20-30 лет особенно возрос интерес к исследованиям явлений и процессов, происходящих при взаимодействии атомных частиц с поверхностью твердого тела [1-4]. Актуальность таких исследований обусловлена развитием и внедрением в практику новых прогрессивных технологий, использующих методы ионного и ионно-плазменного напыления, ионной имплантации и молекулярной эпитаксии [5,6]. Необходимость изучения поверхностных явлений связана с проблемой «первой стенки» в управляемых термоядерных реакторах и ионных двигателях, а также с получением новых материалов с заданными свойствами [7,8], что требует применения эффективных методов контроля и, в частности, методов, основанных на диагностике поверхности ионными пучками [9-11]. Помимо уникальных физических экспериментов, проводимых учеными с целью изучения явлений, наблюдаемых на поверхности твердого тела при ионной бомбардировке, используются численные методы, приобретающие все более широкое распространение в связи с совершенствованием компьютерной техники [12,13].

Одним из наблюдаемых явлений является рассеяние атомных частиц поверхностью твердых тел. Наиболее полно изученными являются область сверхнизких или тепловых энергий (Ео=10"1-10° эВ), где отражение налетающих частиц от поверхности рассматривается как «от стенки» и учитывается эффект аккомодации, и область средних энергий (Ео=103-105 эВ), где отражение объясняется в рамках известной бинарной модели, в которой рассеяние интерпретируют как акт упругих столкновений бомбардирующего иона с отдельными несвязанными между собой атомами кристаллической решетки.

Менее изученной оказалась область энергий бомбардирующих частиц Е0, лежащих в диапазоне десятков и сотен эВ. Для этой области не существует однозначного подхода к механизму рассеяния ионов поверхностью. Одни исследователи стоят на позиции бинарных столкновений иона с атомами мишени [14,15], другие - на позиции многочастичных (групповых) взаимодействий [16,17].

В связи с этим цель настоящей диссертационной работы состоит в

1) установлении механизма взаимодействия ионов с поверхностью твердого тела в области низких энергий бомбардировки и определении границ его применимости;

2) создании методических основ анализа поверхности твердых тел и пленочных структур ионными пучками низкой энергии.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

2. Проведено компьютерное моделирование рассеяния щелочных ионов низких энергий поверхностными гранями монокристаллов тугоплавких металлов с применением дальнодействующего потенциала взаимодействия Циглера-Бирзака-Литтмарка. Изучены дифференциальные энергетические и угловые распределения ионов Cs+, рассеянных монокристаллами W и Мо.

3. Проведено компьютерное моделирование рассеяния металлических ионов кристаллическими поверхностями тех же металлов (Ме+-»Ме) в области низких энергий бомбардирующих частиц (Ео=40-г 500 эВ). Изучены дифференциальные энергетические распределения, угловые распределения интенсивности и угловые распределения по энергиям и интенсивности металлических ионов, рассеянных теми же металлами с ОЦК- и ГЦК-решеткой, а также проведено сравнительное изучение рассеяния одно- и двухзарядных ионов ванадия на ванадиевой мишени.

Научная новизна

1. Впервые методом молекулярной динамики в процессе численного моделирования рассеяния ионов металлов поверхностью твердого тела (Ме+—>Ме) в области низких энергий бомбардирующих частиц (Ео=40-ь 500 эВ) выявлены факты, устанавливающие многочастичный характер взаимодействия тяжелых ионов с поверхностными атомами твердых тел: а) одновременное взаимодействие налетающего иона с несколькими атомами бомбардируемой мишени; б) увеличение доли энергии, сохраняемой рассеянным ионом, и рост числа атомов, участвующих во взаимодействии, с уменьшением энергии бомбардировки; в) отсутствие рассеяния «вперед», т.е. отсутствие проникновения ионов вглубь мишени; г) рассеяние в ограниченном интервале углов рассеяния щ д) эффект «зеркального отражения» ионов от поверхности мишени.

2. На основе полученных результатов моделирования выявлена сущность эффекта «зеркального отражения», заключающаяся в том, что при равенстве углов скольжения и вылета отражается от поверхности наибольшее количество ионов с наибольшей энергией. Этот эффект аналогичен отражению молекул с тепловыми энергиями от стенки при абсолютно упругом ударе и служит реальным подтверждением механизма многочастичного взаимодействия. Определены границы применимости механизма многочастичного взаимодействия по факту перехода рассеяния от зеркального к изотропному при скоростях налетающих частиц v0> 16800 м/с.

Достоверность полученных результатов базируется на согласии рассчитанных на ЭВМ характеристик рассеяния и экспериментальных данных [16,18], а также результатов других исследований, где возможно проведение таких сравнений [19,20].

Научная и практическая значимость

1) Установленные закономерности рассеяния служат основой для понимания других процессов взаимодействия ионов с поверхностью. В частности, учет многочастичных эффектов существенно изменит интегральные характеристики распыления твердого тела ионной бомбардировкой вне зависимости от начальной энергии бомбардирующих частиц при описании процессов, предшествующих их остановке (Ео<100 эВ).

На защиту выносятся следующие положения:

3. Новый способ определения межатомных расстояний пленочных структур на толщинах в единицы атомных слоев в диапазоне энергий бомбардировки от нескольких десятков до сотен эВ по виду энергетических спектров и значениям энергии рассеянных частиц в максимуме их энергетических распределений разработан на основе выявленной в процессе компьютерного эксперимента зависимости энергии отраженных ионов от постоянной решетки, заключающейся в том, что малое изменение расстояния между поверхностными атомами приводит к существенному изменению доли сохраняемой рассеянными ионами энергии и формы энергетических спектров.

Апробация работы: основные результаты данной работы докладывались на симпозиуме по эмиссионной электронике: термоэлектронная, вторично-электронная, фотоэлектронная эмиссии и спектроскопия поверхности твердого тела (Рязань, 1996), на межотраслевом семинаре «Взаимодействие плазмы с поверхностью» (Москва, 1999), на XIV международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью ВИП-1999» (Звенигород, 1999), на международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2000), на IX международном семинаре «Диагностика поверхности ионными пучками» (Запорожье, Украина, 2000), на II международной конференции «Фундаментальные проблемы физики» (Саратов, 2000), на 7й Всероссийской конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург - Санкт-Петербург, 2001), на XV международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью ВИП-2001» (Звенигород, 2001).

Заключение диссертации по теме "Физическая электроника"

Выводы

1. Впервые полученные результаты компьютерного моделирования рассеяния Ме+-»Ме в области энергий бомбардировки Eo=40-s-500 эВ подтверждают многочастичный характер взаимодействия тяжелых ионов низкой энергии с поверхностью твердых тел: а) одновременное взаимодействие налетающего иона с несколькими атомами бомбардируемой мишени; б) увеличение доли сохраняемой рассеянным ионом энергии с ростом числа атомов, участвующих во взаимодействии (это имеет место с уменьшением энергии бомбардировки); в) сохранение отраженными ионами энергии, значительно превышающей величину, определяемую классической формулой для упругих парных соударений, и отсутствие в их составе низкоэнергетической группы; г) эффект «зеркального отражения» ионов от поверхности мишени.

2. Анализ результатов численного моделирования рассеяния Ме+—»Ме показал, что основополагающую роль в определении механизма взаимодействия низкоэнергетических ионов с упорядоченными структурами играет скорость бомбардирующих частиц. Уменьшение скорости иона, а значит, увеличение времени взаимодействия его с ближайшими атомами поверхности приводит к вовлечению в данный процесс все большего числа атомов кристаллической решетки через их связи. Поэтому область энергий в несколько десятков и сотен эВ является для частиц с высоким атомным номером областью многочастичных взаимодействий.

3. Реальным подтверждением механизма группового взаимодействия тяжелых ионов низкой энергии с бомбардируемой мишенью является обнаруженный эффект зеркального отражения, впервые достаточно полно исследованный в настоящей работе. Изучение указанного эффекта показывает, что многочастичные взаимодействия — это сугубо поверхностное явление, вероятность которого определяется скоростью налетающих ионов. Эффект зеркального отражения ионов с высоким атомным номером сохраняется при больших значениях энергии бомбардировки Е0, чем для ионов с малым атомным номером (или отсутствует в случае отражения легких ионов, сигнализируя об ином, т.е. парном, механизме взаимодействия).

4. Сравнение результатов моделирования рассеяния одно- и двухзарядных ионов ванадия ванадиевой мишенью позволяет говорить о влиянии зарядового состояния бомбардирующего иона на проявление эффекта группового взаимодействия. В случае Vй—»V данный эффект проявляется ярче - доля энергии Е/Е0, сохраняемая рассеянным двукратно заряженным ионом V** выше, чем у однократно заряженного иона V* при прочих равных условиях.

5. Результаты компьютерного эксперимента показывают, что малое изменение расстояния между поверхностными атомами мишени ведет к существенному изменению доли сохраняемой рассеянными ионами энергии и формы энергетических спектров. С использованием выявленной зависимости энергии рассеянных ионов от постоянной решетки созданы методические основы определения межатомных расстояний на толщинах в единицы атомных слоев в диапазоне энергий бомбардировки от нескольких десятков до сотен эВ. Таким образом, метод анализа поверхности твердых тел и структуры тонких пленок, основанный на явлении обратного рассеяния ионов низкой энергии, должен быть чувствительным и потому достаточно эффективным (при полном отсутствии разрушения поверхности исследуемого вещества под действием ионной бомбардировки).

Заключение

На основе метода молекулярной динамики с использованием дальнодействующего потенциала Циглера-Бирзака-Литтмарка разработана модель рассеяния металлических ионов низкой энергии поверхностью твердого тела, позволяющая выяснить механизм взаимодействия ионов с поверхностью твердого тела в области низких энергий бомбардировки, определить границы его применимости, оценить возможность использования низкоэнергетического рассеяния в качестве эффективного метода исследования физических свойств поверхности твердых тел. Полученные дифференциальные характеристики рассеяния хорошо согласуются с экспериментальными данными и данными численных расчетов других исследователей (там, где они имеются).

Изучены энергетические и угловые распределения ионов ряда элементов, рассеянных упорядоченными металлическими структурами в области энергий бомбардировки Ео=40 ч- 500 эВ. Установлены факты, однозначно доказывающие многочастичный характер взаимодействия тяжелых ионов с поверхностными атомами твердых тел. Впервые достаточно полно исследован эффект зеркального отражения бомбардирующих ионов поверхностью, который является прямым доказательством механизма многочастичного взаимодействия. Установлено, что указанный механизм начинает работать при скоростях налетающих ионов v<2*104 мс"1. При таких скоростях время взаимодействия иона и поверхностных атомов мишени таково, что отталкивающее действие ион испытывает не только от ближайших в момент столкновения атомов решетки, но и через межатомную связь от более удаленных атомов.

Полученные результаты открывают возможности их практического использования при изучении структуры и физических свойств поверхности твердых тел и наноразмерных металлических пленок.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Костина, Наталья Владимировна, Пенза

1. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой/Под ред. Р. Бериша.-М.:Мир, 1984.-336 с.

2. Фундаментальные и прикладные аспекты распыления твердых тел: Сб. статей; Под ред. Е.С. Машковой.-М.:Мир, 1989.-346 с.

3. Каминский М. Атомные и ионные столкновения на поверхности металла.-М.:Мир, 1967.-506 с.

4. Арифов У.А. Взаимодействие атомных частиц с поверхностью твердого тела.-М.:Наука, 1968.-370 с.

5. Вавилов B.C. Некоторые физические аспекты ионной имплантации//УФН.-1985.-т. 145, № 2.-е. 329-346.

6. Пранявичюс Л. Модификация свойств твердых тел ионными пучками/Л. Пранявичюс, Ю. Дубонис.-Вильнюс:Мокслас, 1980.

7. Исследование и разработка материалов для реакторов термоядерного синтеза/Под ред. В.Н. Агеева,-М.:Наука, 1981.

8. Готт Ю.В. Взаимодействие частиц с веществом в плазменных исследованиях.-М.:Атомиздат, 1978.-271 с.

9. Аброян И.А. Диагностика поверхности с помощью ионных пучков/И.А. Аброян, Н.Н. Петров.-Л.:ЛГУ, 1977.-160 с.

10. Методы анализа поверхности/Под ред. А. Зандерны.-М.:Мир, 1979.-582 с.

11. И. Машкова Е.С. Применение рассеяния ионов для анализа твердых тел/Е.С. Машкова, В.А. Молчанов.-М.:Энергоатомиздат, 1995.175 с.

12. Хеерман Д. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике.-М.:Наука, 1990.-175 с.

13. Экштайн В. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твердого тела.-М.:Мир, 1995.-319 с.

14. Парилис Э.С. Теория рассеяния атомов средних энергий поверхностью твердого тела/Э.С. Парилис, Н.Ю. Тураев, Ф.Ф. Умаров, СЛ. Нижная.-Ташкент:ФАН, 1987.-212 с.

15. Арифов У.А. Угловые закономерности взаимодействия атомных частиц с твердым телом/У .А. Арифов, А. А. Алиев.-Ташкент:ФАН, 1974.286 с.

16. Векслер В.И. Групповые и последовательные парные столкновения при рассеянии ионов Cs+ монокристаллом вольфрама/В.И. Векслер, В.В. Евстифеев//ЖЭТФ.-1973.-Т. 64, № 2.-С.568-575.

17. Векслер В.И. Вторичная эмиссия атомных частиц при бомбардировке металлов положительными ионами малых и средних энергий.-Ташкент:ФАН, 1970.-243 с.

18. Евстифеев В.В. Рассеяние тяжелых ионов низкой энергии поверхностью металлов: Дисс.доктора, ф.-м. наук: 01.04.07.-Защищена 22.06.94;Утв.11.11.94.-Москва, 1994.-342 с.

19. Евстифеев В.В. О влиянии вида потенциала на энергию рассеянных ионов/В .В. Евстифеев, И.В. Иванов, Н.М. Крылов, Л.Б. Кудряшова, А.С. Мосунов//ЖТФ.-1993.-Т. 63.-Вып. 11.-е. 35-41.

20. Евстифеев В.В. Компьютерное моделирование влияния ориентации монокристалла Мо на рассеяние низкоэнергетических ионов Cs+/B.B. Евстифеев, И.В. Иванов//ЖТФ.-1991.-Т. 61.-Вып. 12.-С.132-135.

21. Лейман К. Взаимодействие излучения с твердым телом и образование элементарных дефектов.-М.:Атомиздат, 1979.-286 с.

22. Бусленко Н.П. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло)/Н.П. Бусленко, Д.И. Голенко, И.М. Соболь и др.//М.:ГИФМЛ, 1962.

23. Ермаков С.М. Курс статистического моделирования/С.М. Ермаков, Г.А. Михайлов.-М.:Наука, 1976.-319 с.

24. Аккерман А.Ф. Система моделей для решения методом Монте-Карло задач прохождения ионов различных энергий через вещество//Материалы VIII Всесоюзной конференции «Взаимодействие атомных частиц с твердым телом».- Москва, 1987.-ч.2.-с. 6-7.

25. Юрасова В.Е. Анизотропия отражения ионов аргона от монокристалла меди/В.Е Юрасова, В. А. Бржезинский, Г.М. Иванов//ЖЭТФ.-1 964.-t.47, № 2(8).-с. 473-475.

26. Машкова Е.С. Структура энергетического спектра ионов, рассеянных монокристаллом/Е.С. Машкова, В.А. Молчанов, Э.С. Парилис, Н.Ю. Тураев//ДАНСССР.-1966.-№ 2.-е. 330-332.

27. Машкова Е.С. Анизотропия пространственного распределения ионов, рассеянных монокристаллом/Е.С. Машкова, В.А. Молчанов, Ю.Г. Скрипка //ДАНСССР.-1970.-т.190, № 1.-с. 73.76.

28. Аисса М. Анизотропия пространственного распределения ионов, рассеянных монокристаллом/М. Аисса, Е.С. Машкова, В.А. Молчанов, Ю.Г. Скрипка //ФТТ.-1970.-т.12, № 7.-е. 2070-2072.

29. Mashkova E.S. A mechanism of scattering by crystals/E.S. Mashkova, V.A. Molchanov, Yu.Q. Skxipka//Phys.Lett.-1970.-V.33A, № 6.-P. 373-374.

30. Арифов У.А. Влияние кристаллической структуры на угловое и энергетическое распределение ионов, рассеянных монокристаллом/У .А. Арифов, А.А. Алиев//ДАНСССР.-1969.-Т. 189, № 4.-е. 756-759.

31. До донов А.И. Пространственное распределение распыленного вещества при бомбардировке поликристаллов ионами/А.И. Додонов, Е.А. Крылова, Е.С. Машкова и др.//Поверхность. Физика, химия, механика.-1988.-№ 7.-е. 18-23.

32. Карпузов Д.С. Угловое и энергетическое распределение ионов, отраженных от монокристалла меди/Д.С. Карпузов, В.А. Эльтеков, В.Е Юрасова//ФТТ.-1966.-т.8,№ 7.-е. 2173-2181.

33. Юрасова В.Е. Отражение ионов от монокристалла при наклонном падении/В.Е. Юрасова, Д.С. Карпузов//ФТТ.-1967.-т.9, № 9.-е. 2508-2513.

34. Pabst H.J. On glancing scattering of light ions from tungsten single crystal surfaces//Radiat. Effects.-1977.-Vol. 31.-P. 197-202.

35. Yamamura Y. Large-angle surface scattering of low-energy ions in the two-atom scattering/Y. Yamamura, W. Takeuchi//Radiat. Effects.-1984.-Vol. 82.-P. 73-80.

36. Нижная СЛ. Азимутальная анизотропия в рассеянии атомов полуканалами на поверхности монокристалла/С.Л. Нижная, Ф.Ф. Умаров//Тезисы докладов Всесоюзного совещания-семинара «Диагностика поверхности ионными пучками».-Ужгород, 1985.-е. 243-244.

37. Nomura A. Analysis of the interaction between low energy light ions and solid atoms by Monte-Carlo simulation/A. Nomura, S. Kiyono//Jap. J. Appl.Phys.-1977.-Vol. 16, № 12.-P. 2245-2251.

38. Аккерман А.Ф. многократное рассеяние протонов с энергией до 200 кэВ в тонких мишенях/А.Ф. Аккерман, С.А. Аккерман//Изв. АН Каз.ССР, сер. физ.-мат.-1977.-№ 2.-е. 31-39.

39. Стриженов Д.С. Исследование взаимодействия ионов с поверхностью поликристаллов методом статистических испытаний/Д.С. Стриженов, Ю.А. Рыжов, Б.М. Калмыков//Изв. АН СССР, сер. физ.-1971.-т.35, № 2.-е. 398-401.

40. Robinson М.Т. Computer simulation of atomic displacement cascades in solids in the binare collision approximation/M.T. Robinson, I.M. Torrens//Phys. Rev.B.-1974.-V. 9, № 12.-P. 5008-5024.

41. Билер Дж. Моделирование на ЭВМ дефектов кристаллической решетки//В кн. Машинное моделирование при исследовании материалов.-М.:Мир, 1974.-415 с.

42. Балашова JI.J1. Энергетические спектры ионов, рассеянных поликристаллами/Л.Л. Балашова, В.А. Молчанов, Т.С. Пугачева// Поверхность. Физика, химия, механика.-1983.-№ 4.-е. 45-51.

43. Эльтеков В.А. Моделирование распыления монокристалла в приближении бинарного взаимодействия/В .А. Эльтеков, В.Н. Самойлов//Материалы VI Всесоюзной конференции «Взаимодействие атомных частиц с твердым телом».-Минск, 1981.-е. 9-11.

44. Пугачева Т.С. Исследование с помощью ЭВМ процесса распыления//Вопросы взаимодействия атомных частиц с твердым телом.-Ташкент, 1977.-е. 3-11.

45. Волков С.С. Динамика парного упругого соударения ион-атом в приближении кулоновского экранированного потенциала взаимодействия/С.С. Волков, Т.Н. Исаева//Поверхность.-1992.-№ 6.-е. 8391.

46. Никифоров В.И. Моделирование распыления многокомпонентных твердых тел ионной бомбардировкой: аттестация программной системы ПЕРСТ. ХФТИ87-58/В.И. Никифоров, В.И. Павленко, Р.П. Слабостецкий, И.В. Хирнов.-М.:ЦНИИатоминформ, 1987.

47. Машкова Е.С. Рассеяние ионов средних энергий поверхностями твердых тел/Е.С. Машкова, В.А. Молчанов.-М.:Атомиздат, 1980.-256 с.

48. Курнаев В.А. Отражение легких ионов от поверхности твердого тела/В.А. Курнаев, Е.С. Машкова, В.А. Молчанов.-М.:Энергоатомиздат, 1985.-192 с.

49. Карпузов Д.С. Рассеяние ионов монокристаллом при малых энергиях (50-500 эВ)/Д.С. Карпузов, В.Е. Юрасова//Изв. АНСССР. Сер. физ.-1971.- Т.35,№ 2.-С. 393-397.

50. Tongston L.L. Experimental study of low energy ion scattering from solid surfaces/L.L. Tongston, C.B. Cooper//Surf.sci.-1975.-Vol.52.-P. 263-269.

51. Niehus H. Quantitative aspects of ion scattering spectroscopy(IIS)/H. Niehus, E. Buer//Surf. Sci.-1975.-V. 47.-P. 222-233.

52. Heiland W. Low-energy ion scattering: elastic and inelastic effects/W. Heiland, E. Taglauer//Nucl. Instr. and Meth.-1976.-V. 132.-P. 535545.

53. Hart R.G. Investigation of the binary model of scattering of 1 kev to 25 ev Ar+ ions from a Cu surface/R.G. Hart, C.B. Cooper//Surf. Sci.-1979.-V. 82.-P. L283-L287.

54. Волков C.C. Спектроскопия обратно рассеянных ионов низких энергий/С.С. Волков, А.Б. Толстогузов.-Москва, 1981.-79 с.-(Обзоры по ЭТ. Сер. 7. Технология и организация пр-ва и оборудование/ЦНИИ «Электроника»; вып. 15(820)).

55. Аристархова А.А. Анализ структуры поверхности 1пР(100) методами спектроскопии низкоэнергетического ионного рассеяния и атомов отдачи/А.А. Аристархова, С.С. Волков, В.В. Трухин, Г.Н. Шуппе//Письма в ЖТФ.-1989.-т.15.-вып.19.-с. 81-84.

56. Арифов. У.А. К вопросу о рассеянии медленных ионов с поверхности металлов/У .А. Арифов, А.Х. Аюханов, Д.Д. Груич//Изв. АНСССР. Сер. Физ.-1960.-Т.24, № 7.-С. 710-714.

57. Евстифеев В.В. Угловые зависимости вида энергетических спектров медленных ионов Cs+ при рассеянии их гранями монокристалла вольфрама: Дисс.канд. ф.-м. наук: 01.04.04.-Ташкент, 1974.-116 с.

58. Ландау Л.Д. Механика/Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц.-М.:Изд-во физ.-мат. литературы, 1958.-286 с.

59. Кивилис В.М. Модель отражения ионов от монокристалла/В.М. Кивилис, Э.С. Парилис, Н.Ю. Тураев//Докл. АНСССР.-1967.-Т.173, № 4.-С. 805-807.

60. Кивилис В.М. К «эффекту цепочки» при рассеянии ионов гранью монокристалла/В.М. Кивилис, Э.С. Парилис, Н.Ю. Тураев//ДАН СССР.-1970.-Т. 192, № 6.-С. 1259-1262.

61. Парилис Э.С. К теории отражения ионов от грани монокристалла/Э.С. Парилис, Н.Ю. Тураев, В.М. Кивилис//Радиотехника и электроника.-1970.-Т. 15.-С. 214-217.

62. Линдхард И. Влияние кристаллической решетки на движение быстрых заряженных частиц//УФН.-1969.-т.99, № 2.-е. 249-296.

63. Евдокимов И.Н. Об экспериментальной проверке модели цепочки при рассеянии ионов/И.Н. Евдокимов, Е.С. Машкова, В.А. Молчанов//ДАН СССР.-1969,-т. 186.-е. 549-552.

64. Петров Н.Н. Вторичная эмиссия под действием ионов цезия и калия с накаленного металла//ФТТ.-1960.-Т.2, № 5.-С. 949-958.

65. Gibson J.B. Dynamics of radiation damage/J.B. Gibson, A.N. Goland, M. Milgrum, G.H. Vineyard//Phys. Rev.-1961.-V.120, № 4.-P. 12291253.

66. Шелякин Л.Б. Расчет рассеяния ионов поликристаллом по модели блока атомов и бинарной модели/Л.Б. Шелякин, А.С. Мосунов,

67. B.Е. Юрасова//Поверхность. Физика, химия, механика.-1983.-№ 5.-е. 3742.

68. Мосунов А.С. Численное моделирование рассеяния ионов низких энергий поликристаллической поверхностью//Пр.-т, НИВЦ АН СССР, Пущино.-1983.- 38 с.

69. Евстифеев В.В. К расчету потенциала взаимодействия K+-»W/B.B. Евстифеев, И.В. Иванов//Письма в ЖТФ.-1992.- Т.18, вып.18.1. C. 69-74.

70. Кларк Т. Компьютерная химия.-М.:Мир, 1990.- 370 с.

71. Фудзинага С. Метод молекулярных орбиталей.-М.:Мир, 1983.450 с.

72. Слэтер Дж. Методы самосогласованного поля для молекул и твердых тел.-М.:Мир, 1978.- 450 с.

73. Гамбош П. Статистическая теория атома и ее применения.-М.:ИЛ, 1951.-398 с.

74. Фирсов О.Б. Вычисление потенциала взаимодействия атомов//ЖЭТФ.-1957.- Т.ЗЗ.-С. 696-699.

75. Gay W.L. Computer simulation of collisions between Cu atoms in Copper lattice/W.L. Gay, D.E. Harrison//Phys. Rev.-1964.-V.135, № 6A.-P. 1780-1790.

76. Ашкрофт H. Физика твердого тела/Н. Ашкрофт, Н. Мермин.-М.:Мир, 1970.-400 с.

77. Грогоно П. Программирование на языке Паскаль.-М.:Мир, 1982.-384 с.

78. Born М. Zur Giftentheorie der Ionenkristalle/M. Born, J.F. Mayer// Z. Phys.-1932.-Bd. 75.-H. 1,2.-S. 1-18.

79. Andersen H.H. On the determination interatomic potentials in metals by electron irradiation experiments/H.H. Andersen, P. Sigmund//Riso Reports.-1965.-Vol. 103.-P. 1-22.

80. Ziegler J.F. The Stopping and Range of Ions in Solid/J.F. Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark//The Stopping and Ranges of Ions in Matter; Ed. by J.F. Ziegler.-N.Y.:Pergamon Press, 1985.-V.1.-P. 321.

81. Evstifeev V.V. Computer simulation of Cs+ scattering from a W (100) surface/V.V. Evstifeev, I.V. Ivanov//Surface Science.-1989.-217.-L 373376.

82. Hulpke E. Surface rainbow scattering of alkali ions from metal surfaces/E. Hulpke, K. Mann//Surf. Sci.-1983.-V. 133.-P. 171.

83. Hoek P.J. Hyperthermal alkali-ion scattering from a metal surface: A theoretical study of the potential/PJ. Hoek, A.D. Tenner, A.W. Kleyn, E.J. Baerends//Phys. Rev.-1986.-V. B34, № 8.-P. 5030-5042.

84. Эмсли Дж. Элементы.-М.:Мир, 1993.-256 с.

85. Самойлов В.Н. Расчет распыления монокристалла никеля при магнитном фазовом переходе/В.Н. Самойлов, В.А. Эльтеков, В.Е. Юрасова//Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3, Физика. Астрономия.-1986.-Т.27, № 2.-е. 87-89.

86. Girifalco L.A. Application of the Morse Potential function to cubic metals/L.A. Girifalco, V.G. Weiser//Phys. Rev.-1959.-V. 144, № 3.-P. 687-690.

87. Хайрер Э. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений/Э. Хайрер, С. Нерсетт, Г. Ваннер.-М.:Мир, 1990.-512 с.

88. Деккер К. Устойчивость методов Рунге-Кутты для жестких нелинейных дифференциальных уравнений/К. Деккер, Я. Вервер.-М.:Мир, 1988.-332 с.

89. Турбо Паскаль 7.0: Учебное пособие.-Киев:Изд. группа «BHV», 1996.-288 с.

90. Крылов Н.М. Исследование рассеяния тяжелых ионов низких энергий на мишенях с различной атомной массой: Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. ф.-м. наук: 01.04.04.-Ташкент,1994.-18 с.

91. Базарбаев Н.Н. Влияние ориентации кристалла на энергию рассеянных ионов/Н.Н. Базарбаев, В.В. Евстифеев, Н.М. Крылов, Л.Б. Кудряшова//Письма в ЖТФ.-1990.- Т.16, вып. 7.-С. 88-91.

92. Евстифеев В.В. О влиянии плотности упаковки атомов на энергию рассеянных ионов/В .В. Евстифеев, Н.М. Крылов, Л.Б. Кудряшова//Поверхность.Физ.,хим.,мех-ка.-1994.-№ 5.-С. 8-13.

93. Костина Н.В. Компьютерное моделирование отражения материалов с высоким атомным номером/В.В. Евстифеев, Н.В. Костина//Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез.-1999.-Вып.1.-С. 69-73.

94. Костина Н.В. О зеркальном отражении ионов от поверхности в области низких энергий/В.В. Евстифеев, Н.В. Костина//Известия РАН. Серия физическая.-2000.- Т.64, № 4.-С. 771-776.

95. Костина Н.В. Компьютерное моделирование низкоэнергетического рассеяния Ме+—>Ме с ГЦК- решеткой/АГезисы докладов Международной конференции молодых ученых и студентов.-Самара, 12-14 сентября 2000 г.-С. 48.

96. Kostina N.V. Computer simulation of Me+->Me scattering with face-centered lattice/V.V. Evstifeev, N.V. Kostina//Proceeding of the IX International Workshop "Ion Beam Surface Diagnostics".- Zaporizhzhya, Ukraine, October 4-6, 2000.-P. 43-45.

97. Костина Н.В. Сравнительное изучение рассеяния одно- и двухзарядных металлических ионов поверхностью/В.В. Евстифеев, Н.В. Костина//Материалы II Международной конференции «Фундаментальные проблемы физики».-Саратов, 9-14 октября 2000 г.-С. 75-76.

98. Костина Н.В. О методе анализа наноразмерных металлических пленок/В.В. Евстифеев, Н.В. Костина//Материалы XV Международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью».-Звенигород/Москва, 27-31 августа 2001 г.- Т.1.-С. 255-257.

99. Костина Н.В. Компьютерное моделирование рассеяния Ме+—>Ме с ГЦК- решеткой/В .В. Евстифеев, Н.В. Костина// Известия РАН. Серия физическая.-2002.- Т. 66, № 1.-С. 129-130.

100. Костина Н.В. О методе анализа наноразмерных металлических пленок/В.В. Евстифеев, Н.В. Костина//Известия РАН. Серия физическая.-2002.- Т. 66., № 7.-С. 1033-1035.109