C2团簇在金刚石(111)表面吸附结构的分子动力学模拟

利用Brenner(#2)半经验多体相互作用势和分子动力学模拟方法研究荷能的C₂在金刚石(111)表面的化学吸附过程.模拟300 K时,初始入射动能分别为1,20,30 eV的C₂团簇从6个不同位置轰击金刚石(111)表面,观察到C₂团簇在金刚石(111)表面形成的吸附结构,表面C原子键的打开以及C₂团簇与表面C原子成键等物理过程,并讨论不同入射位置和入射能量对沉积团簇的结构特性的影响.结果表明,对于表面不同的局部构型,C₂团簇发生不同的碰撞过程,C₂团簇入射能量的提高有利于成键过程的发生,从原子尺度模拟沉积机制.     

低能单个Cu原子与Cu13团簇沉积到Fe（001）表面的比较

本文利用分子动力学模拟方法对相同初始沉积条件下的单个Cu原子和Cu13团簇与Fe(001)表面的相互作用分别进行了模拟研究, 并将两者的模拟结果进行了比较分析. 单个Cu原子和Cu13团簇的初始入射能量范围均为1eV/atom、3eV/atom、5eV/atom和10eV/atom, 初始入射角度均为0o、10o、30o和45o, 衬底温度分别为100K、300K和800K. 对单个Cu原子和Cu13团簇的原子动能、质心高度、迁移距离和最终沉积形貌进行了分析, 对比研究了相同初始沉积条件下单个Cu原子和Cu13团簇在沉积过程中和沉积效果上的具体差异. 模拟结果表明: 单个Cu原子和Cu13团簇与Fe(001)表面的相互作用机制存在差异, Cu13团簇表现出显著的集体效应. 在特定沉积条件下, 由于Cu13团簇的集体效应, 导致Cu13团簇与Fe(001)表面的结合能力和在Fe(001)表面上的扩散能力均强于单个Cu原子.     

C60分子与石墨(0001)、硅(111)面的碰撞

用分子动力学模拟的方法和Tersoff多体势函数对以一定能量入射的C 60在石墨(0001)表面以及硅(111)表面碰撞的过程进行模拟研究.结果发现:碰撞过程是高度非弹性的,在弹回过程中,C60分子质心的运动可被看作是在准谐势下的运动 .C60以240 eV初始能量入射到石墨表面时,C60分子有严重的扭曲,最终将平铺在石墨表面形成薄膜;C60分子以30 eV初始动能入射到石墨表面时,将保持完好球形沉积在石墨表面;C60分子以60 eV的初始动能碰撞硅(111)表面时,C60分子最终沉积在硅表面,碰撞过程中C60分子有形变.     

Si60团簇的结构及其与Si(111)面间碰撞的分子动力学模拟

利用紧束缚分子动力学退火方法模拟研究了Si60团簇的稳定结构和基态能量,结果表明Si60团簇为具有T对称性的截顶二十面体的富勒烯结构,平均键长为0236nm,直径为0933nm,原子结合能为4.45eVatom,JahnTeller效应对Si60团簇的结构有很大影响.通过对Si60分子和Si(111)面碰撞机理的粒子数、体积和能量不变分子动力学模拟,发现Si60分子吸附在Si(111)面所需要的垂直入射动能为40eV,Si60分子远不如C60分子稳定 关键词： 紧束缚 JahnTeller效应 碰撞     

低能Pt原子团簇沉积过程的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟系统研究了低能Pt38,Pt141和Pt266原子团簇与Pt(001)表面的相互作用过程,详细分析了初始原子平均动能为0.1,1.0和10eV的原子团簇的沉积演化过程及其对基体表面形貌的影响.研究表明,初始原子平均动能是描述低能原子团簇的重要参量.当团簇的平均原子动能较低时,团簇对基体表层原子点阵损伤较小,基本属于沉积团簇;随着入射团簇的原子平均动能的增加,团簇对表层原子点阵结构的破坏能力增强,当团簇的原子平均动能增加到10eV时,团簇已经显现出注入特征.低能原子团簇对基体表面形貌的影响 关键词： 分子动力学模拟 低能原子团簇 载能沉积     

低能单个Cu原子与Cu_(13)团簇沉积到Fe(001)表面的比较研究

本文利用分子动力学模拟方法对相同初始沉积条件下的单个Cu原子和Cu_(13)团簇与Fe(001)表面的相互作用分别进行了模拟研究,并将两者的模拟结果进行了比较分析.单个Cu原子和Cu_(13)团簇的初始入射能量范围均为1 e V/atom、3 e V/atom、5 e V/atom和10 e V/atom,初始入射角度均为0°、10°、30°和45°,衬底温度分别为100 K、300 K和800 K.对单个Cu原子和Cu_(13)团簇的原子动能、质心高度、迁移距离和最终沉积形貌进行了分析,对比研究了相同初始沉积条件下单个Cu原子和Cu_(13)团簇在沉积过程中和沉积效果上的具体差异.模拟结果表明:单个Cu原子和Cu_(13)团簇与Fe(001)表面的相互作用机制存在差异,Cu_(13)团簇表现出显著的集体效应.在特定沉积条件下,由于Cu_(13)团簇的集体效应,导致Cu_(13)团簇与Fe(001)表面的结合能力和在Fe(001)表面上的扩散能力均强于单个Cu原子.     

强流二极管阳极电子束时域能量沉积特性模拟

以强流脉冲电子束为研究对象,提出了一种基于离散时间、限定靶面位置,通过测量靶面不同时刻入射角分布,利用蒙卡程序计算得到电子束的能量(r, z)二维分布沉积值的方法。给出了典型弱箍缩平板二极管(电压峰值700 kV、阻抗7 Ω)阳极靶面不同位置时域的能量沉积值,分析了(0, 0°),(25 mm, 135°),(36 mm, 270°)三个位置纵切剖面的能量沉积特性,结果表明:在各个时间段内电子束入射能量确定的情况下,能量沉积特性与入射角呈现相关性,仿真结果与实验结果符合较好,偏差均小于10%;距阳极靶心25 mm以外的靶面位置,受束流箍缩影响,入射角分布变化较大;当入射角较小时(小于40°),强流电子束能量沉积峰值深度约0.2 mm;当入射角超过40°时,能量沉积峰值深度减小到0.1 mm左右;而阳极靶心位置附近,受束流箍缩影响较小,这些位置的能量沉积特性更接近于小角度入射角情形。     

低能原子沉积在Pt(111)表面的分子动力学模拟

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,利用分子动力学方法模拟了六种贵金属原子(Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au)分别在Pt(111)表面低能沉积的动力学过程.结果表明:随着入射能量从0.1eV升高到200eV,基体表面原子是按层迁移的,沉积过程对基体表面的影响和沉积原子在基体表层的作用均存在两个转变能量(ET1≈5eV,ET2≈70eV).当入射能量低于5eV时,基体表面几乎没有吸附原子和空位形成,沉积原子在基体表层几乎没有注入产生;当入射能量在5—70eV范围内时,沉积原子在基体表层有注入产生,其注入深度小于两个原子层,即为亚注入,此时吸附原子主要由基体表层原子形成,基体表面第三层以下没有空位形成;当入射能量高于70eV时,沉积原子的注入深度大于两个原子层,将会导致表面以下第三层形成空位,并且空位产额随入射能量的升高而急剧增加.基于分子动力学模拟的结果,对低能沉积作用下的薄膜生长以及最优沉积参数的选择进行了讨论.     

低能Cu13团簇沉积薄膜的分子动力学模拟研究

利用分子动力学模拟方法对Cu₁₃团簇在Fe（001）表面上沉积薄膜进行了研究,分析了不同沉积条件对薄膜生长模式的影响,对比分析了不同沉积条件下表面粗糙度、缺陷分布和外延度等薄膜性质的差异。Cu₁₃团簇的初始沉积能量范围为0.1~10.0 eV/atom,沉积率为1.0 clusters/ps,衬底温度分别为300,700和1 000 K。模拟结果表明:团簇初始沉积能量主要影响薄膜生长模式,当初始沉积能量为7.5 eV/atom的Cu₁₃团簇沉积到温度为300 K的Fe（001）表面时,可形成表面光滑、内部缺陷少和较好外延度的高质量Cu薄膜。     

团簇ConAgm (n +m =13)表面吸附C2H4的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,本文对ConAgm(n+m=13)团簇的几何结构进行优化后,研究了C2H4分子在这类团簇的表面吸附行为,讨论了团簇的平均结合能、二阶能量差分、稳定性、DOS以及吸附前后键长的变化情况。结果表明,C2H4在团簇top位的吸附主要为物理吸附,而在face位和bridge位的吸附主要为化学吸附。吸附后,C2H4@Ag13的稳定性高于C2H4@Co13,且在face位吸附时C2H4@Co2Ag11的结构最为稳定。随着Co原子数的增加,团簇中原子间成键能力减弱,而d电子轨道则呈现出较强的相互作用,并导致其向能量相对高处发生转移     

Deposition mechanism of nano-structured single-layered C36 film on a diamond （100） crystal plane

The Brenner-LJ potential is adopted to describe the interaction between C36 clusters and diamond surface, and the deposition mechanism of multi-C36 clusters on the diamond surface is also studied by using the method of molecular dynamics simulation. The simulation results show that the competition effects of two interactions, i.e. the interaction between cluster and cluster and the interaction between cluster and crystal plane, are studied, and then the influence of these competition effects on C36 cluster deposition is analysed. The finding is that when an incident energy is appropriately chosen, C36 clusters can be chemically adsorbed and deposited steadily on the diamond surface in the form of single-layer, and in the deposition process the multi-C36 clusters present a phenomenon of energy transmission. The experimental result shows that at a temperature of 300K, in order to deposit C36 clusters into a steady nanostructured single-layered film, the optimal incident energy is between 10 and 18 eV, if the incident energy is larger than 18 eV, the C36 clusters will be deposited into an island nano-structured film.     

Chemical adsorption of C60 on diamond (100)(2×1) surfaces

Molecular-dynamics simulations (MDSs) and ab initiocalculations are used to investigate the adsorption behavior of C₆₀ molecules on a clean dimer-reconstructed (100)(2×1) diamond surface. C₆₀ molecules have some probability to be adsorbed on the diamond surface at low incident energy (6∼45 eV). Electron-density contours show strong chemical interaction between C₆₀ molecules and the substrate surface. The adsorption property depends strongly on the incident energy and the impacting point. An incident energy of 18 eV may be an appropriate energy to grow a sub-monolayer or monolayer C₆₀ film on a clean C(100)(2×1) surface at room temperature. Received: 5 July 2000 / Accepted: 17 October 2000 / Published online: 28 February 2001     

CH3�벻ͬ�����¶ȵľ۱�������໥����

采用分子动力学方法模拟200eV的CH3粒子轰击到不同基底温度的钨样品上,分析了C、H原子在钨表面的沉积、散射及溅射情况,结果表明C、H原子的沉降量均随入射剂量的增加而增加。在基底温度为100K时,相同入射剂量下沉积的C原子最多,而当基底温度为1200K,在入射剂量大于1.5X1016cm-2时,C原子的沉降量小于其它基底温度下的C的沉降量。CH3在轰击样品时发生了分解,各种分解情况随基底温度变化较小,其中不同基底温度下一级分解率在40%上下波动,二级分解在23%左右,而完全分解的CH3在9%左右。C、H原子的散射角主要分布在5°~85°间,散射C原子分布的最大值分布在40%~50°或50°~60°间,散射C原子分布的最小值分布在0°~10°或80°~90°间;而不同基底温度下散射H原子分布的最大值均在40°~50°间,最小值均在0°~10°间。散射C原子的能量在0~140eV之间,散射能量为0~120eV的C原子占散射总量的98%以上,散射C原子平均能量随基底温度的增加而增加,其变化从65.5eV增加到68.5eV;散射H原子的能量也在0~140eV之间,但大约70%的散射H原子能量在40eV以内,散射平均能量随基底温度的增加而减小,其变化从13.92eV减小到13.05eV。     

Thermal conductive performance of deposited amorphous carbon materials by molecular dynamics simulation

A series of diamond-like carbon (DLC) films with different microstructure were prepared by depositing carbon atoms on diamond surface with incident energy ranging from 1 to 100 eV. The thermal conductivity of the deposited films and the Kapitza resistance between the film and the diamond substrate were investigated. Results show that the average density, the average fraction of sp³ bonding and the thermal conductivity of the DLC films increase first, reaching a maximum around 20–40 eV before decreasing, while the Kapitza resistance decreases gradually with increased deposition energy. The analysis suggests that the thermal resistance of the interface layer is in the order of 10^?10 m²K/W, which is not ignorable when measuring the thermal conductivity of the deposited film especially when the thickness of the DLC film is not large enough. The fraction of sp³ bonding in the DLC film decreases gradually normal to the diamond surface. However, the thermal conductivity of the film in normal direction is not affected obviously by this kind of structural variation but depends linearly on the average fraction of sp³ bonding in the entire film. The dependence of the thermal conductivity on the fraction of sp³ bonding was analysed by the phonon theory.     

Elastic scattering of electrons from tetrahydrofuran molecule

Absolute differential cross-sections (DCSs) for elastic scattering of electrons from the DNA backbone sugarlike analogue tetrahydrofuran (THF) molecule were determined using a crossed beam measurements for incident energies from 20 eV to 300 eV and scattering angles from 10^o to 110^o. Using the relative-flow technique, elastic DCSs for THF relative to nitrogen have been obtained at incident energies of 20, 30, 40, 50 and 60 eV. In the energy region above 30 eV, the DCSs were measured independently as a function of both incident electron energy and scattering angle. Therefore, this set of relative DCSs has been calibrated to the absolute scale via normalization to a single point in the overlapping region. Additionally, both vibrational and electronic energy loss spectra for THF are presented and influence of energy resolution to the obtained DCSs is discussed.     

低能氢粒子沿不同角度轰击钨(001)表面的反射概率及入射深度分布的分子动力学研究

采用分子动力学方法对低能(0.5–50.0 eV)氢粒子 与钨表面的相互作用进行了模拟研究.研究发现, 当氢粒子垂直入射, 能量为0.5–20.0 eV时, 粒子滞留在钨内部的概率急速增加, 在整个模拟能量区间内, 发生反射过程的概率逐渐减少, 但反射过程始终占主导. 改变粒子的入射角度, 在某些能量范围内滞留概率虽有所增加, 但氢原子被反射现象仍然占主导. 通过进一步观察低能氢粒子在钨块内的入射深度和能量变化, 计算出其在钨块中的能量沉积分布. 这些结果对理解聚变反应中 钨材料的选用优势以及氢或氢同位素滞留有重大意义. 此外, 在所研究的能量范围内, 分子动力学方法的模拟结果与以二体理论为基础的TRIM程序的模拟结果之间有明显差异, 说明传统的二体碰撞理论不能很好地描述低能碰撞问题. 关键词： 面向等离子体材料 分子动力学方法 钨 氢     

低能CU6团簇在CU(001)表面和AU(001)表面沉积的分子动力学模拟研究

关键词：