Surface diffusion induced by low-energy bombardment with He ions: an exchange mechanism

Abstract

The radiation-induced surface diffusion of molybdenum adatoms was studied using molecular dynamics simulations based on a many-body tight-binding potential interpolated to the short-range repulsive screened Coulombic interactions. It was shown that the He ion impact is accompanied by an extensive surface mobility of Mo atoms. The long radiation-induced atomic jumps, spanning more than a nearest-neighbor distance, were revealed on the {110} terrace. The radiation induced exchange of Mo atoms colliding with Mo {110} surface was found in our mathematical simulations: there were observed exchange processes in which the radiation excited atom entered the surface and another surface atom emerged nearby. These results of MD simulations appear to be the first observation of exchange events in radiation-induced surface diffusion.

Радіаційно-індукована поверхнева дифузія адатомів молібдену була вивчена за допомогою моделювання методом молекулярної динаміки, що базується на багаточастковому потенціалі жорсткого зв'язку з інтерполяцією короткодіючого відштовхування екранованою кулонівською взаємодією. Було показано, що бомбардування іонами Не супроводжується великою поверхневою рухливістю атомів Мо. Довгі радіаційно-індуковані атомні стрибки, що охоплюють відстані більш, ніж найближчі міжатомні, були виявлені на {110} терасах. Радіаційно-індукований обмін атомів Мо, що стикаються з поверхнею Мо {110}, був виявлений в нашому математичному моделюванні: спостерігалися обмінні процеси, в яких радіаційно-збуджений атом проникав у поверхневий шар, а поблизу виходив на поверхню інший атом. Ці результати моделювання являють собою перше спостереження обмінних ефектів у радіаційно-індукованій поверхневій дифузії.

Радиационно-индуцированная поверхностная диффузия адатомов молибдена была изучена с помощью моделирования методом молекулярной динамики, основанном на многочастичном потенциале жесткой связи с интерполяцией короткодействующего отталкивания экранированным кулоновским взаимодействием. Было показано, что бомбардировка ионами Не сопровождается обширной поверхностной подвижностью атомов Мо. Длинные радиационно-индуцированные атомные скачки, охватывающие расстояния более чем ближайшие межатомные, были выявлены на {110} террасах. Радиационно-индуцированный обмен атомов Мо, сталкивающихся с поверхностью Мо {110}, был обнаружен в нашем математическом моделировании: наблюдались обменные процессы, в которых радиационно-возбужденный атом проникал в поверхностный слой, а поблизости выходил на поверхность другой атом. Эти результаты моделирования представляют собой первое наблюдение обменных эффектов в радиационно-индуцированной поверхностной диффузии.