氩团簇离子溅射产额：硅上的分子动力学模拟及总溅射产额估算公式
应用物理
2017-10-03 v1
摘要
近年来，氩气体团簇离子束源已在X射线光电子能谱（XPS）和二次离子质谱（SIMS）仪器中得到广泛应用，但文献中目前尚缺乏关于溅射产额的参考数据。为了规划并随后校准XPS或SIMS深度剖析的深度标尺，需要总溅射产额的参考数据。我们先前发表了一个半经验阈值方程，用于根据团簇的每原子能量和材料的有效单原子溅射阈值来估算团簇总溅射产额。该方程已被证明与约一千个原子团簇在多种有机和无机材料上的溅射产额测量值高度吻合。在此，我们利用分子动力学（MD）方法，探索了比高精度实验易于实现的更宽范围的能量和团簇尺寸。我们在Cincinnati和Newcastle的高性能计算机（HPC）系统上，使用大规模原子/分子并行模拟器（LAMMPS）并行MD代码进行了模拟。我们以硅（100）表面作为典型的无机基底，对单个碰撞进行了1,150次模拟，团簇尺寸在30至3,000个氩原子之间，每原子能量在5至40 eV范围内。这对应于SIMS和XPS中实验性团簇深度剖析最重要的区间。我们的MD结果表明，其不仅取决于每原子能量，还依赖于团簇尺寸。使用Paruch等人先前建议的指数，我们对先前发表的阈值模型方程进行了修改以计入该效应。修改后的阈值方程在拟合实验溅射产额测量值取得成功的基础上，极好地拟合了我们所有的MD结果。
引用
@article{arxiv.1710.00367,
title = {Argon Cluster-Ion Sputter Yield: Molecular Dynamics Simulations on Silicon and an Equation for Estimating Total Sputter Yield},
author = {Peter J Cumpson and Mieszko Jaskiewicz and WooKyun Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.00367},
year = {2017}
}