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HWAHAK KONGHAK,
Vol.41, No.1, 93-98, 2003
Cu(100) 표면에 충격된 불활성 이온의 산란 특성에 관한 분자 전산 연구
Molecular Simulation Studies of Scattering Properties for Noble Gas Ions Impacted on Cu(100) Surfaces
본 연구에서는 초기 충격에너지 100 eV에서 1,600 eV 범위의 He, Ne, Ar, Kr, Xe 등을 포함한 다양한 충돌 원자 이온을 Cu(100) 표면에 수직으로 주사시켜 산란 특성을 조사하는 분자 동력학적 잔산 모의실험을 수행하여 충돌 이온의 에너지 및 질량 변화에 따른 산란 이온의 에너지 변화, 방향성에 관한 분포 특성 등을 분자 차원에서 고찰하였다. 상대 질량이 작은 He과 Ne 이온들의 경우 주사 에너지에 대한 평균 산란 에너지비는 이원자 강체 충돌 효과에 근거한 이론식에 근접하는 것으로 나타났다. 반면, 상대 질량이 큰 Ar, Kr, Xe 이온들의 경우 초기 충돌 에너지가 작을 때 산란 특성은 첫 번째 및 두 번째 층의 Cu 원자와 다중 충돌 효과가 주된 충돌 특성임을 보였다. 초기 충돌 에너지 및 충격 이온의 질량이 증가할수록 산란 에너지 및 확률 분포는 보다 좁은 것으로 나타났다. 한편, 길이각 및 방위각에 따른 방향성 분포 특성은 상대 질량이 작은 경우 무관한 분포 특성을 나타내었으나 상대 질량이 큰 경우 길이 방향에 대하여 제한적인 방향성을 나타내었다.
In this study, molecular dynamics simulations have been carried out to investigate the scattering properties of impacted ions on Cu(100) surfaces with the normal incident angle for various noble gas atoms including He, Ne, Ar, Kr and Xe. The initial kinetic energy of the projectile atoms was ranged from 100 eV to 1,600 eV. The simulation results are focused upon the scattering energy variations and the angle dependencies according to the incident energy and the projectile mass. For light atoms(He and Ne), the ratio of the scattered to the incident projectile energy was in a good agreement with the theoretical prediction based on the binary collision approximation. However, in the low energy regime, the scattering trajectories of heavy atoms(Ar, Kr and Xe) were characterized by the multiple collisions with the top and the second layer surfaces. With increasing the initial kinetic energy and the projectile mass, the scattering energy and the probability distribution were shown to be sharp and narrow. The angle dependencies of both longitudinal and azimuthal directions were not significant for light projectiles, while the longitudinal angle dependencies on the scattering distribution were indicated for heavy projectiles.
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