Pt/Ti 中的异常纳米尺度扩散：超扩散混合

利用分子动力学 (MD) 模拟探测 Pt/Ti 双层膜中的异常纳米尺度混合，我们表征了界面原子传输的超扩散性质。特别是，通过 MD 模拟研究了低能 ($0.5$ keV) 离子溅射诱导的瞬态增强混合。采用{\em Ab initio}密度泛函计算来检验并重新参数化所用的异核原子间势。我们发现 Pt/Ti 中存在由纳米尺度质量各向异性驱动的稳健混合。原子位移平方和 $\langle R^2 \rangle$ 渐近地呈非线性标度 ($\langle R^2 \rangle \propto t^2$)，其中 $t$ 为离子溅射时间，这是超扩散特征的指纹。这种异常行为解释了 Auger 电子能谱深度剖析 (AES-DP) 分析在 Pt/Ti 双层膜中观察到的高扩散尾部（见参考文献：P. S"ule 等，J. Appl. Phys., 101, 043502 (2007)）。在 Ti/Pt 双层膜中，在 Ti/Pt 界面处发现 $\langle R^2 \rangle \propto t$ 的线性时间标度，表明超扩散特征受到抑制。这些发现与标准的离子混合模型不一致。相反，高能粒子向下通量对 Pt 原子优先混合的单向通量的简单加速效应似乎解释了 Pt/Ti 中界面展宽的增强。与此相反，在 Ti/Pt 中，反冲通量与混合的 Pt 原子逆向流动，从而减缓了纳米尺度质量效应驱动的 Pt 原子弹道优先迁移率。