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准射频等离子体照射单层薄膜中双峰分布的精确解

材料科学 2025-07-11 v1 等离子体物理

摘要

等离子体照射单层薄膜的研究中存在一个持久的悖论,其中双峰晶粒分布和模糊的尺度定律(大约在Φ1/2\Phi^{-1/2}Φ1\Phi^{-1}之间,或大致随等离子体通量的反比例关系)是实证的但在理论上尚未调和。现有模型无法在单个自洽形式中统一噪声驱动的演化、缺陷饱和动力学和核裂-损失平衡。本工作通过发展首个针对该系统的精确解析理论来解决这些差异。我们推导闭式稳态晶粒面积分布Pss(A)P_{ss}(A),确立双峰发生的精确无量纲阈值Πc=4/(33)\Pi_c = 4/(3\sqrt{3}),并表明缺陷饱和物理要求普遍的Aκ2Φ1e+2Eb/kBTs\langle A \rangle \propto \kappa^2 \Phi^{-1} e^{+2E_b/k_B T_s}尺度律。该框架揭示了随机冲击与确定性生长之间的竞争如何触发微结构碎片化,解决了长期存在于辐射引起表面演化中的歧义,并为材料加工提供了可预测的基础。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.07268,
  title  = {Exact Solutions for Bimodal Distributions under Stochastic Plasma Irradiation in Thin Films},
  author = {Joel Saucedo and Uday Lamba and Hasitha Mahabaduge},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.07268},
  year   = {2025}
}

备注

14 pages, 4 figures