辐照薄膜中影响纳米图案化临界角的物理机制：I. 复合模型
材料科学
2022-11-01 v1 软凝聚态物质
摘要
对非晶化材料（如Si或Ge）的离子束辐照，在相对于表面法线超过某一临界角的辐照下可能导致自发图案形成而非平坦表面。实验观察到该临界角随诸多因素变化，包括束流能量、离子种类和靶材料。在这组论文的第一部分中，我们考虑一个无应力应变和各向同性膨胀的复合模型，并对沿理想化离子径迹的应力修正进行广义处理。我们得到一个高度广义的线性稳定性结果，仔细处理了无应力应变率张量、偏应力修正源和各向同性膨胀（各向同性应力源）各自的任意深度依赖剖面。我们将理论结果与250eV Ar+轰击Si的角度依赖偏应力和各向同性应力的实验测量进行比较。我们的分析表明，与角度无关的各向同性应力的存在以及非晶-晶界和自由界面的关系可能是临界角选择的重要贡献因素，而在界面和应力完全沿薄的下束离子径迹生成这一理想化情形下，非均匀应力修正的影响似乎不存在。我们还考虑了另一种对立的理想化：由垂直平移定义的界面，无论束流方向如何应力修正均沿垂直方向。这两种理想化（均出现在近期分析中）所导致的预测不可接受的变异性，促使在本组后续论文中进行建模细化。这些细化包括界面之间的关系以及对非均匀应力场更精细的处理。
引用
@article{arxiv.2210.16688,
title = {Physical mechanisms affecting critical angle for nanopatterning in irradiated thin films: I. A composite model},
author = {Tyler Evans and Scott Norris},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.16688},
year = {2022}
}