Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Физико-математические науки
Физика конденсированного состояния

Диссертационная работа:

Цивлин Дмитрий Владимирович. Наноструктуры кобальта на поверхности меди по данным молекулярно-динамического моделирования : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 : Москва, 2003 117 c. РГБ ОД, 61:04-1/91-5

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Формирование наноструктур на поверхности металлов

(литературный обзор) 8

1.1 Модели роста островов 8

1.1.1 Приближение среднего поля 9

1.1.2 Диффузия вблизи островов 11

  1. Самоорганизация и самоупорядочение наноструктур 13

  2. Когерентное погружение наночастиц в подложку 16

  3. Теория функционала электронной плотности 18

  4. Упрощённые модели межатомного взаимодействия 20

  5. Постановка задачи 22

Глава 2. Методика компьютерного моделирования динамики адатомов

на поверхности металлов 24

  1. Потенциал взаимодействия адатомов 25

  2. Поверхностная диффузия 32

  1. Теория переходного состояния 32

  2. Метод ускоряющего потенциала 36

  3. Динамическая матрица 43

  1. Описание деформаций и напряжений в наноструктурах на атомном уровне 45

  2. Основные результаты второй главы 48

Глава 3. Формирование наноструктур Со на поверхности Си 49

3.1 Когерентное погружение кластеров Со в поверхность Си(ЮО) .... 49

  1. Перемешивание на поверхности Си(ЮО) 50

  2. Деформации и напряжения в наноструктурах Co/Cu(100) . 52

  3. Кинетическая модель погружения 55

'

3.2 Дальнодействующее электронное взаимодействие между адатомами 60

  1. Потенциал взаимодействия адатомов Со 60

  2. Формирование линейных цепочек адатомов Со 63

3.3 Атомная диффузия на поверхности Cu(lll) 76

3.4 Основные результаты третьей главы 84

Глава 4. Упругое взаимодействие наноструктур Со на поверхности Си 86

  1. Взаимодействие адатомов 87

  2. Взаимодействие кластеров 91

  3. Взаимодействие атомных ступеней 95

  4. Основные результаты четвертой главы 102

Основные результаты и выводы 103

Литература 105

Благодарности 115

Список опубликованных работ по теме диссертации 116

Введение к работе:

Актуальность темы. Малые атомные кластеры на поверхности металлов вызывают значительный научный интерес в связи с их особыми электронными и магнитными свойствами. В последние годы с использованием эффектов самоорганизации и самоупорядочения были получены периодические сверхрешётки магнитных кластеров, которые могут иметь широкое практическое применение в устройствах хранения информации.

В связи с этим важной задачей в настоящее время является описание
структурных и динамических характеристик низкоразмерных металлических
систем. Структурная релаксация поверхности с адсорбированными

наночастицами может существенно влиять на атомную диффузию и рост островов, а также определять механизм самоорганизации при эпитаксиальном росте. Деформация поверхностных структур может приводить к значительным изменениям их магнитного момента и магнитной анизотропии. Традиционно описание деформаций и напряжений в эпитаксиальных системах проводится в рамках макроскопической теории упругости. Однако, применение характеристик кристаллического массива к малым атомным кластерам имеет серьёзные ограничения. В частности, кластеры могут иметь собственный период решётки, отличный от значения в объёмном образце. Структура адсорбированных кластеров существенно зависит от величины несоответствия периода решётки между кластером и подложкой. Следовательно, для описания деформаций и напряжений в кластерах требуется анализ смещений и сил на уровне отдельных атомов.

Прогресс в понимании морфологии поверхностных наноструктур связан с развитием эффективных методов численного моделирования и в частности, метода молекулярной динамики (МД). Данный метод позволяет исследовать распределение деформаций и напряжений в наноструктурах на атомном уровне, моделировать поверхностную диффузию адатомов и кластеров с учётом эффектов деформации подложки.

Таким образом, актуальность темы диссертации определяется необходимостью микроскопического описания структурных и динамических свойств эпитаксиальных систем с использованием эффективных методов численного моделирования.

Цель работы. Целью настоящей работы является исследование микроскопических механизмов формирования наноструктур кобальта на поверхности меди. В частности, были поставлены следующие задачи.

  1. Разработка метода численного моделирования динамики адатомов с учётом их дальнодействующего взаимодействия.

  2. Исследование механизмов перемешивания в системе Со/Си.

  3. Исследование деформаций и напряжений в наноструктурах кобальта на поверхности меди.

  4. Установление особенностей взаимодействия поверхностных наноструктур, обусловленного упругой деформацией подложки.

  5. Исследование влияния упругой деформации подложки на характер диффузии адатомов вблизи поверхностных островов.

Научная новизна. В работе получены следующие новые научные результаты.

  1. Разработан комплекс программ для моделирования поверхностной диффузии при наличии дальнодействующего электронного взаимодействия между адатомами. Предложен модельный потенциал, описывающий взаимодействие адатомов для произвольных значений расстояния между ними. С помощью разработанной вычислительной схемы проведена оптимизация параметров дальнодействующего электронного взаимодействия адатомов кобальта на поверхности меди. Дана интерпретация эксперимента, в котором было обнаружено спонтанное формирование линейных цепочек адатомов кобальта.

  2. Рассчитано давление, оказываемое адсорбированными кластерами кобальта на поверхность Cu(OOl). Показано, что деформация поверхности у края кластера приводит к существенному уменьшению энергетического барьера образования вакансий. Предложена вакансионная модель, на основании которой дана интерпретация экспериментально обнаруженного эффекта когерентного погружения кластеров кобальта в подложку меди.

  3. Показано, что деформация поверхности Cu(lll) вблизи адсорбированных островов кобальта препятствует присоединению к ним новых адатомов. Выявлены осциллирующие изменения энергетического барьера атомной диффузии вблизи островов кобальта. Обнаружено увеличение амплитуды осцилляции диффузионного барьера с ростом размеров острова.

  4. Определена величина упругого взаимодействия адатомов, кластеров и атомных ступеней кобальта на поверхности меди. Найдена зависимость энергии взаимодействия кластеров от их размера. Обнаружено изменение знака энергии взаимодействия для малых кластеров, что может являться фактором их самоорганизации.

Практическая значимость. Проведённое в работе микроскопическое описание механизмов формирования наноструктур кобальта на поверхности меди

может быть использовано при анализе экспериментов по эпитаксии в системах металл-металл.

Положения, выносимые на защиту.

  1. Метод моделирования поверхностной диффузии в системах металл-металл при наличии дальнодействующего электронного взаимодействия между адатомами.

  2. Микроскопический механизм когерентного погружения кластеров кобальта в поверхность Cu(OOl), основанный на образовании вакансий в подложке у края кластера.

  3. Осцилляции энергетического барьера диффузии адатома кобальта на поверхности Си(111) вблизи адсорбированных островов кобальта.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на следующих научных конференциях: International Conference on Computational Physics ССР-1998 (Granada, Spain, 1998); Moscow International Symposium on Magnetism MISM-1999 (Moscow, 1999); Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-99" (Москва, 1999); European Conference on Surface Science (Madrid, Spain, 2000); Seminar of the Max-Plank-Institute for Physics of Microstructures (Halle, Germany, 2003); Spring Conference of German Academic Exchange Service (Berlin, Germany, 2003); Spring Meeting of German Physical Society (Dresden, Germany, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 научных статьи и тезисы 6 докладов на научных конференциях (всего 9 печатных работ).

Личный вклад автора. Все основные результаты работы получены диссертантом лично. Вклад диссертанта в диссертационную работу является определяющим.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из четырёх глав, введения, заключения и списка литературы из 100 наименований. Работа изложена на 117 страницах машинописного текста, включая 37 рисунков.

Подобные работы
Белова Елена Эдуардовна
Моделирование углеродных наноструктур и их свойств методом молекулярной динамики
Пушкарь Максим Юрьевич
Молекулярно-динамическое моделирование процесса роста наноструктур из атомного пучка
Сорокин Павел Борисович
Моделирование строения и свойств новых наноструктур методом функционала плотности
Хазанова Софья Владиславовна
Моделирование кооперативных атомных явлений при формировании полупроводниковых наноструктур
Звездин Константин Анатольевич
Моделирование физических процессов в магнитных наноструктурах
Блинова Ирина Владимировна
Моделирование синтеза наноструктур и транспортных процессов в них
Таскин Андрей Николаевич
Моделирование адсорбции в наноструктурах в рамках случайной модели изинга
Рындин Павел Викторович
Математическое моделирование теплообмена при электродуговом синтезе углеродных наноструктур
Суетин Михаил Валерьевич
Программно-инструментальные средства численного моделирования процессов адсорбции, хранения и десорбции водорода статическими и динамическими наноструктурами
Пережогин Александр Анатольевич
Компьютерное моделирование полиаморфных превращений и захвата протона, молекул водорода и метана в наноструктурах льда

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net