Simulation of synthesis of cluster-assembled nanostructured materials

Abstract

A model is described to simulate the formation of nanostructured materials by cluster beam deposition. Clusters are modelled by spherical balls with a given size distribution function, which fall to the substrate and stick to the growing structure. The mobility of clusters along the film surface is modelled by introduction of a critical angle at which a falling ball meets a ball that belongs to the structure. When the falling ball touches one of the balls in the structure at an angle smaller than the critical one, it sticks to the film; otherwise the ball rolls along the surface till it meets other balls. It is shown that a variety of structures similar to those observed experimentally can be produced. The density of the model structures, percolation thresholds and the surface roughness are analyzed.

Описано модель утворення наноструктурних матеріалів при осадженні кластерних потоків. Кластери сферичної форми з заданою функцією розподілу за розмірами падають і прилипають до структури, що росте на підкладці. Ймовірність прилипання контролюється критичним кутом скочування по поверхні структури. Показано, що можна отримати різноманітні структури подібні до тих, що спостерігаються експериментально. Щільність структур, пороги протікання, поверхнева шорсткість досліджуються в залежності від параметрів моделі.