Ion-bombázás indukált változások vizsgálata molekula dinamikai szimulációval fémötvözetekben
Title in English
The study of ion-bombardment induced effects in metal alloys using molecular dynamics simulation
Panel
Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent
MTA Research Institute for Technical Physics and Materials Science
Starting date
2002-01-01
Closing date
2006-12-31
Funding (in million HUF)
6.250
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Sikerült kidolgozni fém-fém határfelületi rendszerekre atomisztikus molekula dinamikai szimulációs eljárást. A módszert alkalmaztam
alacsony energiás (keV) ion-bombázás során előálló atomi folyamatok modellezésére . Az eljárást több birétegre is elvégeztem (Ti/Pt, Al/Pt). Az atomi keveredési folyamatokat vizsgáltam a határfelület mentén. Azt találtam, hogy a várakozással ellentétben a keveredés mértéke nem érzékeny a heteronukleáris kölcsönhatási potenciál erősségére. Ez vezetett minket arra, hogy további vizsgálatokra van szükség az anomália tisztázására. Sikerült megállapítanunk, hogy a ion-keveredés a birétegek tömeganizotrópiájával nemlineárisan skálázódik. Azaz erősen anizotróp rendszerekben erős keveredés alakul ki. Al felületének ionbombázás által való durvulását vizsgáltam MD-vel, és azt találtam a kísérleti eredményekkel egyezésben, hogy nanopöttyök alakulnak ki ultragyors nukleációval. A kutatási periódus második részében az ion-porlasztás szimulációs eljárását fejlesztettem ki azzal a céllal, hogy a kísérletileg mért ion-kiszélesedéssel összevethetők legyenek az eredmények. Az eredményeink jó egyezést mutatnak Cu/Co és Ti/Pt esetében a laborunkban kimért határfelületi kiszélesedéssel.
Results in English
We worked out an atomistic computational scheme for metal-metal inetrfacial systems. We employed it for the study of low-energy (keV) ion irradiation induced atomic processes. The ion-bombardent processes have been followed for various bilayers (Ti/Pt, Al/Pt). We studied the atomic mixing processes at the interface. We find an unexpected result: the magnitude of intermixing is not sensitive to the strength of the heteronuclear interaction potential. This lead us to further studies in order to clarify the details of the mixing anomaly. We pointed out that the ion-mixing scales nonlinearily with the mass-anisotropy of bilayer systems. I studied the ion-sputtering induced roughening at the surface of Al(111) and I found in accordance with the experimental results that nanopatterning occurs with ultrafast nucleation. In the second period of my project I worked on the simulation of ion-sputtering and I developed a new computational scheme (script) for simulating the complex atomistic process of sputtering. Our primary focus was to compare simulated broadening at the interface with measured values obtained by Auger electron spectroscopy depth profiling analysis. We get nice agreement for Cu/Co and Ti/Pt.
P. Süle, M. Menyhárd: Intermixing in Cu/Co: molecular dynamics simulations and
Auger electron spectroscopy depth profiling, Diff. and Defect Forum, 2007
P. Süle, M. Menyhárd, K. Nordlund: Cooperative mixing induced surface roughening in bilayer metals: a possible novel
surface damage mechanismThe effect of the mass anisotropy, Nucl Instr. and Meth. in Phys. Res., B226, 517, 2004
P. Süle, M. Menyhárd, K. Nordlund: What is the real driving force of bilayer ion beam mixing, Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Res., B226, 517, 2004
P. Süle, M. Menyhárd: Strong mass effect on ion-beam mixing in metal bilayers: A ballistic picture, Phys. Rev., B71, 113413, 2005
P. Süle,: Substrate induced enhancement of atomic layer growth on Al(111):
The effect of the mass anisotropy
surface damage mechanismThe effect of the mass anisotropy, Surf. Sci., 585, 170, 2005
P. Süle, M. Menyhárd, K. Nordlund: Does the thermal spike affect low energy ion-induced interfacial mixing?
surface damage mechanismThe effect of the mass anisotropy, Nucl Instr. and Meth. in Phys. Res., B211, 524, 2003
C. Ambrosch-Draxl, P. Süle, H. Auer, and E. Ya. Sherman: Doping-induced charge redistribution in the high-temperature superconductor HgBa2CuO4+, Phys. Rev. B67, 100505, 2003
P. Süle, M. Menyhárd, L. Kótis, J. Lábár, J. F. Egelhoff Jr.: Asymmetric transient enhanced intermixing in Pt/Ti, J. Appl. Phys., 101, 043502, 2007
P. Süle, M. Menyhárd, L. Kótis, J. Lábár, J. F. Egelhoff Jr.: Interface anisotropy induced asymmetry of intermixing in bilayers, in Science and Supercomputing in Europe, HPC-Europa, p. 788., report 2005, 2006
P. Süle, M. Menyhárd: EXPERIMENTAL AND THEORETICAL DETERMINATION OF MIXING EFFICIENCY OF LOW ENERGY AR+ BOMBARDMENT OF Cu/Co INTERFACE
Auger electron spectroscopy depth profiling, Surf. Interface. Analysis, 2007
