Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое

Теоретически изучаются эффекты диффузионного перераспределения атомов в поверхностном монослое. Анализ ограничивается одномерной моделью структуры. Основное внимание уделяется особенностям микрораспределений в монослое и влиянию этих особенностей на макроскопические характеристики поверхности. Из...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Долгов, А.С., Валуйская, А.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2013
Назва видання:	Физическая инженерия поверхности
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99820
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое / А.С. Долгов, А.В. Валуйская // Физическая инженерия поверхности. — 2013. — Т. 11, № 2. — С. 144–153. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99820
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-998202016-05-05T03:02:05Z Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое Долгов, А.С. Валуйская, А.В. Теоретически изучаются эффекты диффузионного перераспределения атомов в поверхностном монослое. Анализ ограничивается одномерной моделью структуры. Основное внимание уделяется особенностям микрораспределений в монослое и влиянию этих особенностей на макроскопические характеристики поверхности. Изучаются условия возникновения и особенности неоднородных и нестационарных состояний моноатомной пленки для следующих подвариантов обсуждаемой ситуации: слабое взаимодействие, сильное притяжение, сильное отталкивание. Выявлено значительное разнообразие свойств рассматриваемых процессов и состояний. Теоретично вивчаються ефекти дифузійного перерозподілу атомів у поверхневому моношарі. Аналіз обмежується одномірною моделлю структури. Основна увага приділяється особливостям мікророзподілу в моношарі та впливу цих особливостей на макроскопічні характеристики поверхні. Вивчаються умови виникнення та особливості неоднорідних і нестаціонарних станів моноатомної плівки для наступних підваріантів обговорюваної ситуації: слабка взаємодія, сильне тяжіння, сильне відштовхування. Виявлено значну різноманітність властивостей розглянутих процесів і станів. Effects of diffusion redistribution of atoms in surface monolayer are theoretically explored. Analysis is limited to a one-dimensional model of structure. Characteristics of monolayer microdistribution and their influence on macroscopic characteristics of surface are considered. Conditions of occurrence and characteristics of inhomogeneous and nonstationary states of monatomic film are studied for the following variants of situation in question: weak interaction, strong attraction, strong repulsion. Significant variety of properties of the discussed processes and conditions were found. 2013 Article Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое / А.С. Долгов, А.В. Валуйская // Физическая инженерия поверхности. — 2013. — Т. 11, № 2. — С. 144–153. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99820 621.793.1:539.23 ru Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Теоретически изучаются эффекты диффузионного перераспределения атомов в поверхностном монослое. Анализ ограничивается одномерной моделью структуры. Основное внимание уделяется особенностям микрораспределений в монослое и влиянию этих особенностей на макроскопические характеристики поверхности. Изучаются условия возникновения и особенности неоднородных и нестационарных состояний моноатомной пленки для следующих подвариантов обсуждаемой ситуации: слабое взаимодействие, сильное притяжение, сильное отталкивание. Выявлено значительное разнообразие свойств рассматриваемых процессов и состояний.
format	Article
author	Долгов, А.С. Валуйская, А.В.
spellingShingle	Долгов, А.С. Валуйская, А.В. Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое Физическая инженерия поверхности
author_facet	Долгов, А.С. Валуйская, А.В.
author_sort	Долгов, А.С.
title	Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое
title_short	Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое
title_full	Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое
title_fullStr	Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое
title_full_unstemmed	Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое
title_sort	миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99820
citation_txt	Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое / А.С. Долгов, А.В. Валуйская // Физическая инженерия поверхности. — 2013. — Т. 11, № 2. — С. 144–153. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
series	Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv	AT dolgovas migraciâvzaimodejstvuûŝihatomovvpoverhnostnommonosloe AT valujskaâav migraciâvzaimodejstvuûŝihatomovvpoverhnostnommonosloe
first_indexed	2025-07-07T09:58:01Z
last_indexed	2025-07-07T09:58:01Z
_version_	1836981715444170752
fulltext	144 ВВЕДЕНИЕ Присутствие инородных атомов на поверх- ности основного материала – весьма рас- пространенное, едва ли не всеобщее обстоя- тельство. Эти атомы могут появляться как вследствие воздействия со стороны примы- кающей среды, так и преднамеренно – на основе соответствующих технологий. Так одной из актуальных проблем является по- лучение высококачественных тонких пленок на поверхности подложки. Эксперимента- льное исследование процессов осаждения тонких пленок требует преодоления опре- деленных трудностей, связанных с широким варьированием пространственных и времен- ных масштабов рассматриваемых процессов. Сходные проблемы возникают и при теорети- ческом описании этих процессов, так как при осаждении пленок реализуются переходы между структурно неидентичными формами покрытия: отдельные атомы, кластеры, спло- шное покрытие. Специальным вариантом поверхностного покрытия является такое, когда условия взаи- модействия примесных атомов с матрицей и между собой обеспечивают устойчивое су- УДК 621.793.1:539.23 МИГРАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ АТОМОВ В ПОВЕРХНОСТНОМ МОНОСЛОЕ А.С. Долгов, А.В. Валуйская Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского “Харьковский авиационный институт” Украина Поступила в редакцию 22.03.2013 Теоретически изучаются эффекты диффузионного перераспределения атомов в поверхностном монослое. Анализ ограничивается одномерной моделью структуры. Основное внимание уделяется особенностям микрораспределений в монослое и влиянию этих особенностей на макроскопические характеристики поверхности. Изучаются условия возникновения и особенности неоднородных и нестационарных состояний моноатомной пленки для следующих подвариантов обсуждаемой ситуации: слабое взаимодействие, сильное притяжение, сильное отталкивание. Выявлено значительное разнообразие свойств рассматриваемых процессов и состояний. Ключевые слова: поверхность, миграция атомов, монослой, микрораспределения, неодно- родности. МІГРАЦІЯ ВЗАЄМОДІЮЧИХ АТОМІВ У ПОВЕРХНЕВОМУ МОНОШАРІ А.С. Долгов, А.В. Валуйська Теоретично вивчаються ефекти дифузійного перерозподілу атомів у поверхневому моношарі. Аналіз обмежується одномірною моделлю структури. Основна увага приділяється особливостям мікророзподілу в моношарі та впливу цих особливостей на макроскопічні характеристики поверхні. Вивчаються умови виникнення та особливості неоднорідних і нестаціонарних станів моноатомної плівки для наступних підваріантів обговорюваної ситуації: слабка взаємодія, сильне тяжіння, сильне відштовхування. Виявлено значну різноманітність властивостей розглянутих процесів і станів. Ключові слова: поверхня, міграція атомів, моношар, мікророзподіли, неоднорідності. MIGRATION OF INTERACTING ATOMS IN SURFACE MONOLAYER A.S. Dolgov, A.V. Valuiskaya Effects of diffusion redistribution of atoms in surface monolayer are theoretically explored. Analysis is limited to a one-dimensional model of structure. Characteristics of monolayer microdistribution and their influence on macroscopic characteristics of surface are considered. Conditions of occurrence and characteristics of inhomogeneous and nonstationary states of monatomic film are studied for the following variants of situation in question: weak interaction, strong attraction, strong repulsion. Significant variety of properties of the discussed processes and conditions were found. Keywords: surface, atom migration, monolayer, microdistributions, inhomogeneities.  Долгов А.С., Валуйская А.В., 2013 145ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 2, vol. 11, No. 2 ществование только слоя толщиной в один атом. Моноатомное покрытие – это не просто объект минимальной толщины, а система с особыми свойствами, не всегда сходными с тем, что имеет место для более массивных образований [1, 2]. Интерес к моноатомным структурам в последние годы получил новый импульс в связи с открытием графена [3], характеристики которого имеют мало общего с аналогичными параметрами давно извест- ных аллотропических модификаций углерода. Перемещение атомов слоя по поверхности образца определяет характер распределения этих атомов, в силу чего наблюдаемые ло- кальные и средние характеристики поверх- ности контролируются миграционным про- цессом. Закономерности переноса атомов в твердых телах, включая поверхностный, яв- ляются основным содержанием монографий и обзоров (например, [4 – 7]). Как правило, расчеты переноса атомов выполняются в макроскопических категориях. Универсаль- ность и относительная простота подобных переходов весьма привлекательны и, как пра- вило, обеспечивает отыскание результатов приемлемого уровня точности, но, с другой стороны, игнорирование дискретного ха- рактера размещения и перескоков атомов оставляет вне поля зрения разнообразные тонкие особенности, значением которых ап- риорно не следует пренебрегать. В наиболь- шей степени последнее относится к случаю существенного взаимодействия между мигри- рующими атомами, т.е. в ситуации, когда не- избежны корреляции между движением раз- личных атомов и формирование микрострук- тур. В некоторых опубликованных работах взаимодействие между атомами учитывалось разными способами [8, 9], но проблема далеко не исчерпана. В настоящей работе описание в терминах сплошной среды вво- дится на базе последовательного учета сугубо микроскопических корреляций. Тем самым предлагаемый анализ объединяет дискрет- ные микроскопические представления и непрерывные макроскопические. КОНЦЕПЦИИ АНАЛИЗА Общую картину распределения мигрирующих атомов задает набор чисел – вероятностей заполнения разрешенных позиций (узлов) для интересующего вида частиц. Эти величины далее обозначаются символом ϕ с соответст- вующим аргументом. Ограничиваемся од- номерной моделью структуры. Помимо по- нятного стремления к упрощению анализа, это допущение подсказывается особенностям миграции в ряде случаев (например, [10, 11]), включая анизотропные структуры, нанотруб- ки минимального диаметра [12], искусствен- но структурированные поверхностные моно- атомные покрытия [13] и др. Таким образом, совокупность возможных позиций субъектов мигрирующей компоненты представляет собой одномерную регулярную последова- тельность (цепь), не содержащую локальных дефектов. Полагаем, что частица может совершить перескок только в примыкающую позицию (на один шаг). Варьирование вероятностей перескоков для каждого из атомов определяется двумя обстоятельствами – наличием либо отсутст- вием других таких атомов в ближайшем со- седстве и возможным существованием ори- ентирующего фактора. Роль первого из на- званных обстоятельств сводится к запрету перескока в занятый узел и изменению – уме- ньшению в случае притяжения и увеличению при отталкивании – вероятностей разрешен- ных переходов. Принимается, что названное взаимовлияние имеет место только для ато- мов, находящихся в непосредственном со- седстве; соответствующее искажение обозна- чается ниже символом ν. Ориентационная неоднородность вероятностей перескоков может быть обусловлена наличием внешнего поля, неоднородной деформацией структуры, специфическими условиями в нанострукту- рах усложненных форм (тех же нанотрубках) и др. Коэффициенты, обозначающие нерав- ноправие направлений перескоков обознача- ются как ν+, ν–. Макроскопическое равновесие распре- деления атомов в цепи определяется деталь- ным равновесием между конфигурациями, преобразуемыми друг в друга одним пере- скоком. Если выразить вероятности реализации четырехузельных конфигураций через одно- узельные и двухузельные, то балансу разме- щений 0101 ↔ 0011 соответствует равенство: ДОЛГОВ А.С., ВАЛУЙСКАЯ А.В. 146 01 10 01 1 0 1 1 3 2 2 2 ( ) ( 1) n n n n n +      ϕ − ϕ + ϕ +           ν = ϕ ϕ + (1) 00 01 11 0 1 1 1 3 2 2 2 ( ) ( 1) n n n n n −      ϕ − ϕ + ϕ +           = νν ϕ ϕ + , а элемент детального равновесия 0011 ↔ 1011 задает соответствие: 11 10 01 1 0 1 1 3 2 2 2 ( ) ( 1) n n n n n +      ϕ − ϕ + ϕ +           νν = ϕ ϕ + 10 01 11 0 1 1 1 3 2 2 2 ( ) ( 1) n n n n n −      ϕ − ϕ + ϕ +           = νν ϕ ϕ + . (2) (Подробнее о структуре выражений, входя- щих в равенства (1,2) и сопутствующих им, в статьях [14, 15]). Сопоставление соотношений (1, 2) опре- деляет инвариант равновесного распреде- ления: 11 00 01 10 1ϕ ϕν = ϕ ϕ , (3) реализуемый для любой пары соседствующих позиций цепи. Прочие соответствия деталь- ного равновесия производны от (1, 2), т.е. также содержат требование (3). Обращаем внимание, что свойства микро- распределений, представленные правилом (3), сохраняют свою силу независимо от коэф- фициентов ориентационного неравноправия ν+, ν–. Равенство (3) позволяет найти точные со- ответствия между двухузельными и одно- узельными вероятностями. Получается: [11 1 1 1 1 (1 ) ( ( ) ( 1)) 2 2 (1 ) n n n ϕ + = ⋅ ν+ −ν ⋅ ϕ +ϕ + −  ⋅ −ν  2 1 1 1 1- [(1-ν)(φ ( )+φ ( +1))+ν] -4(1-ν)φ ( )φ ( +1)n n n n � �. (4) Соотношение (4) является обобщением аналогичного соответствия для макроскопи- чески однородной структуры, приведенного в [15]. Равенство (4) вместе с другими, связанны- ми с (4) формулами, позволяет построить ста- ционарные неоднородные распределения, допускаемые свойствами объекта, что являет- ся объектом преимущественного внимания в дальнейшем. Использование точных соответ- ствий для изучения неустановившихся режи- мов в поверхностном покрытии предполагает достаточно медленное изменение во времени средней плотности. Однако область приме- нимости указанного асимптотического при- ближения довольно широка и охватывает ед- ва ли не весь практически интересный диа- пазон изменения основных характеристик. Оценкой масштаба погрешностей, связанных с использованием соответствий типа (4) для изучения нестационарных режимов, служит отношение времени формирования микро- распределений, отвечающих связям (3, 4), что сопоставимо со временем одного перескока, и длительности существенного макроскопи- ческого изменения исходного распределения. Для макрообъектов указанная величина заве- домо малая величина. Изменение уровня заполнения позиций структуры определяется уравнениями (без- размерная форма) 1 110 010 ( ) ( 1) ( 1)d n n n d + +ϕ = νν ϕ − + ν ϕ − + τ 011 010 110( 1) ( 1) ( )n n n− − ++νν ϕ + + ν ϕ + − νν ϕ − 011 010 010( ) ( ) ( )n n n− + −−νν ϕ − ν ϕ − ν ϕ . (5) Выражая трехузельные вероятности через двухузельные и одноузельные [14, 15] и по- следовательно применяя процедуры конти- нуальной аппроксимации, от системы урав- нений (5) переходим к одному уравнению ви- да d D B d n n n ϕ ∂ ∂ϕ ∂ϕ� �= −� �τ ∂ ∂ ∂� � , (6) где D – это безразмерный коэффициент диф- фузии для соответствующей плотности, В – аналог скорости дрейфа в соответствующем масштабе. Зависимости D(ϕ), В(ϕ) опредля- ют общую картину диффузии и ее отличие от тривиальных классических схем и потому представляют основной интерес. МИГРАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ АТОМОВ В ПОВЕРХНОСТНОМ МОНОСЛОЕ ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 2, vol. 11, No. 2 147ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 2, vol. 11, No. 2 Ввиду значительного разнообразия резуль- татов далее обсуждаются наиболее показате- льные варианты общих закономерностей. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В той ситуации, когда взаимовлияние мигри- рующих атомов ограничивается только невоз- можностью для двух атомов занять один узел, взаимодействие принято квалифицировать как кинематическое. В терминах настоящей работы это соответствует значению ν = 1. При этом вероятность “отскока” атома от соседа в ближайшей позиции такая же, как аналогич- ная величина для изолированного атома. Это вариант некоррелированных микрораспре- делений. С учетом того, что в этом случае 11 1 1 1 ( ) ( 1) 2 n n n� �ϕ + = ϕ ⋅ϕ +� � � � , 110 010 10 1( 1) ( 1) 2 n n n� �ϕ − + ϕ − ≡ ϕ −� � � � и т.п., стационарная форма уравнений (5) в приближении непрерывной среды такова: (1 ) 0d d dn dn ϕ� �− γ ⋅ϕ⋅ − ϕ =� � � � , 2 + − + − ν −νγ ≡ ⋅ ν + ν , (7) что для распределений, асимптотически при- ближающихся к предельным уровням ϕ = 0 и ϕ = 1, редуцируется к виду (1 )d dn ϕ = γ ⋅ϕ⋅ − ϕ . (8) Уравнению (8) удовлетворяет функция 1( ) 1 nn e−γ⋅ϕ = + , (9) где отсчет координаты n допускает неогра- ниченное варьирование. Выражение (9) не что иное, как фермиевс- кая функция с перегибом при n = 0. С ростом параметра γ, т.е. с увеличением различия ве- личин ν+, ν– крутизна участка перехода между двумя асимптотическими уровнями возрас- тает, причем наибольшее значение γ согласно (7) равно двум. При этом значения функций (9) для аргументов “0” и “1” различаются в несколько раз. Это значит, что стационарное распределение мигрирующих атомов имеет форму резкого перехода от почти пустой об- ласти к зоне практически полного заполне- ния. В противоположной ситуации слабого различия констант ν+, ν– переходная область относительно обширна. Следует думать, что участки сплошного покрытия тяготеют к некоторым рубежам, пе- реход через которые затруднителен (граница раздела фаз, ловушки некоторых видов, сту- пеньки подложки). СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Эффект взаимодействия между мигрирующи- ми атомами существенно влияет как на осо- бенности диффузионного расползания сгуст- ков, так и на темп переносного движения, связанного с ориентационной неоднородно- стью. В отличие от этого, неравноправие на- правлений умеренного масштаба для ненап- равленной (диффузионной) составляющей миграции – обстоятельство поправочного ха- рактера. Поэтому ради большей прозрачности результатов главная диффузионная характе- ристика D ниже записывается в варианте ν+ = ν– = 1. Невысокий уровень взаимодействия ато- мов соответствует умеренному отличию па- раметра ν от единицы. Названный вариант является довольно общим, так как охватывает случай как притяжения, так и отталкивания, и включает специальный вариант отсутствия взаимодействия. При этом, так как с увеличе- нием температуры относительная роль энер- гии взаимодействия снижается, при доста- точно высоких температурах эффективное значение ν оказывается если не близким к единице, то, по меньшей мере, сопостави- мым с ней. Условие \|1 − ν\| << 1 позволяет свестиобщую формулу (4) к виду 11 1 1 1 1 1 ( ) ( 1) (1 ) ( ) ( 1) 2 n n n n n� �ϕ + = ϕ ⋅ϕ + + − ν ⋅ϕ ⋅ϕ + ×� � � � 1 1 1 1[1 ( ) ( 1) ( ) ( 1)]n n n n× −ϕ −ϕ + +ϕ ⋅ϕ + , (10) что последовательным применением опера- ций континуального приближения с учетом балансных соответствий ДОЛГОВ А.С., ВАЛУЙСКАЯ А.В. 150 частиц. Отличие связано со вторым слагае- мым в скобках, которое, впрочем, заведомо положительно, т.е. усиливает дрейф в направ- лении преобладания перескоков. Установившееся распределение опреде- ляется уравнением: 2 2 2 1 1 2 2( ) 0 (1 2 ) (1 2 ) d d dn + −ϕ − ϕ+ ϕ− ν −ν ϕ= − ϕ − ϕ� , (18) где интеграл понимается как неопределенный табличный [17] с нулевым значением конс- танты интегрирования. В зоне весьма низких уровней заполнения (ϕ → 0) уравнение (18) приобретает вид: 2( )(1 2 )d dn + −ϕ ≈ ϕ ν − ν − ϕ , а в области повышенных значений ϕ (ϕ → 1/2) становится таким: 1 ( )(1 2 ) 4 d dn + −ϕ ≈ ν − ν − ϕ . Первое из записанных равенств опреде- ляет асимптотическое приближение ϕ к нул- ю, а второе – к уровню 1/2 (в более строгом рассмотрении к значению в окрестности од- ной второй: число 1/2 как точное появляется в результате огрубления использованных со- отношений; впрочем, данное формальное расхождение едва ли представляет серьезный интерес и далее не обсуждается). Таким образом, уравнение (18) определяет стационарное неоднородное распределение, асимптотически приближающееся к нулю и уровню 1/2. Возникновение такого распреде- ления не связано с условиями на границах и формально отвечает условиям бесконечной среды. Другой подвариант ситуации соответст- вует более высоким уровням плотности: 1 − ϕ(n) − ϕ(n + 1) < 0. Выражение (4) редуцируется к виду: ϕ11(n + 1/2) ≈ ϕ(n) + ϕ(n + 1) – 1, а определяющие картину миграции величи- ны оказываются такими: D ≈ ν/ϕ2, (19) B ≈ (ν+ − ν−)ν(1/ϕ2 –2). (20) Стационарное распределение определяет- ся независящим от уравнением: dϕ/dn = –(ν+ − ν−)ϕ(1 + 2ϕ2) + Cϕ2. (21) Варьирование константы С определяет набор распределений, связанных с теми или иными условиями на границе структуры. Специальный интерес представляет вариант, когда C = 3(ν+ − ν−). (22) При этом функция ϕ(n) имеет асимпто- тические ограничения 1/2 и 1. Приближение к этим уровням обращает первую и вторую производные от ϕ в нуль. Это значит, что воз- никает стационарное распределение, содер- жащее плавный переход от минимального уровня 1/2 к максимальному – 1. Прогнози- руемое состояние не предполагает наличия источников, стоков или каких-то иных допол- нительных условий и существует как само- поддерживающееся. Формулы (19, 20) свидетельствуют о вы- соком уровне подвижности – как хаотической, так и направленной. Если при невысоких сте- пенях заполнения варьирование величины ν не ведет к заметным изменениям величин D и B, то при немалых плотностях эти величи- ны растут пропорционально ν. Таким обра- зом, при уровнях заполнения около 1/2 (уро- вень ϕ = 1/2 не охватывается ни одним, ни другим из введенных подвариантов) происхо- дит радикальная перестройка характера вза- имодействия между участниками миграци- онного процесса: режим эффективного иск- лючения взаимодействия сменяется режи- мом, где короткодействующее отталкивание становится определяющим механизмом и задает масштаб главных характеристик. ЭВОЛЮЦИИ ДИФФУЗИОННЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ Каждая из величин ν, ν+, ν− имеет форму фактора Гиббса exp(V/KBT), (23) где V – соответствующий энергетический сдвиг в результате межатомного взаимодейст- вия (ν) и вследствие ориентационной неод- нородности среды (ν+, ν−). Согласно форме (23) каждый из параметров может приоб- ретать как угодно большие и малые значения, причем с повышением температуры эти ве- личины приближаются к единице, а с пони- жением температуры их отличие от единицы увеличивается. При высоких температурах МИГРАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ АТОМОВ В ПОВЕРХНОСТНОМ МОНОСЛОЕ ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 2, vol. 11, No. 2 152 мерность, строгая моноатомность, предель- ное короткодействие – ограничивает область применимости количественных результатов, но не входит в противоречие с общефизичес- кими законами, в силу чего многие особенно- сти качественного характера могут иметь зна- чение и вне рамок указанных ограничений. Уравнения сплошной среды введены на базе строгого учета микроскопических кор- реляций в размещении атомов, вследствие чего эти уравнения пригодны как для анализа макроскопических состояний, так и для трак- товки мезоскопических и субмикроскопичес- ких особенностей общей картины процесса. Достаточно общей чертой возникающих распределений являются возможность реали- зации крупномасштабных неоднородностей, что является предпосылкой для соответству- ющего варьирования наблюдаемых свойств поверхности: оптических, эмиссионных, сте- хиометрических и др. Наличие микроско- пической структуры атомных распределений создает дополнительный микрорельеф рас- пределения масс и потенциалов, что, в свою очередь, влияет на условия отражения от по- верхности, осаждения на нее, эмитирования. Выявляются определенные возможности управления мезоскопическими и микроско- пическими особенностями распределений атомов в монослое путем макроскопических воздействий – варьирование температуры, дозированное осаждение на поверхности или, напротив, контролируемая очистка по- верхности, деформации – однородные и не- однородные, наложение полей. Особый ин- терес представляет криогенное воздействие, которое, с одной стороны, резко усиливает от- носительные роли слабых взаимодействий, а с другой – способствует “замораживанию” неравновесных состояний. Ряд особенностей диффузионных распре- делений, указанных в данной работе, имеют элементы сходства с наблюдаемыми эффек- тами для поверхностных процессов, не пред- полагающих устойчивую моноатомность по- крытия (например, [19]). Методические концепции работы дают возможности отыскания более развернутой информации и могут быть использованы для анализа иных объектов. ЛИТЕРАТУРА 1. Лифшиц В.Г. Поверхность твердого тела и поверхностные фазы//Соросовский образо- вательный журнал. – 1995. – №1. – C. 99. 2. Кукушкин С.А., Осипов А.В. Процессы кон- денсации тонких пленок//УФН. – 1998. – Т. 168. – С. 1083. 3. Geim A.K., Novoselov K.S. The Rise of Graphe- ne//Nat. Mater. – 2007. – Vol. 6, № 3. – P.183. 4. Crank S. Mathematics of Diffusion. – London: Oxford, 1965. – 414 p. 5. Маннинг Дж. Кинетика диффузии атомов в кристаллах. – М.: Мир, 1971. – 277 c. 6. Старк Д.П. Диффузия в твердых телах. – М.: Мир, 1980. – 240 c. 7. Elimelech M., Gregory J., Jia X. et al. Particle Deposition and Aggregation: Measurement, Mo- deling and Simulation. – Oxford: Butterworth- Heinemann, 1995. – 448 p. 8. Кириченко В.Г., Мельникова Е. С. Особеннос- ти формирования и моделирование моно- атомных слоев графита//Bісник ХНУ. – Т. 859, Вип. 2/42 – 2009. – С. 95. 9. Долгов А.С., Валуйская А.В. Неоднородные распределения в моноатомном слое в усло- виях осаждения извне//ФИП. – 2012. – Т. 10, № 4. – С. 308. 10. Покровский В.Л., Талапов А.Л. Теория дву- мерных низкоразмерных кристаллов//ЖЭТФ. – 1980. – Т. 78, № 1. – С. 269. 11. Koh S.J., Ehrlich G. Self-Assembly of One-Di- mensional Surface: Long-Range Interactions in the Growth of Ir and Pd on W(110)//Phys. Rev. B. – 2000. – № 62. 12. Елецкий А.В. Транспортные свойства угле- родных нанотрубок//УФН.– 2009. – Т. 8, № 3. – С. 225. 13. Jiandong Guo, Yina Mo, Efthimios Kaxiras, Zhe- nyu Zhang, H. H. Weitering. Formation of mona- tomic Fe chains on vicinal Cu (111) surfaces: An atomistic view//Phys. Rev. B. – 2006. – № 73. – P. 193405. 14. Долгов А.С., Стеценко Н.В. Релаксационные перестройки моноатомных слоев на поверх- ности//ФИП. – 2009. – Т. 7, № 3. – С. 24. 15. Долгов А.С., Стеценко Н.В.//Поверхность. – 2012. – № 1. – С. 108. 16. Bauer E., Poppa H., Todd G., Bonczek F. Adsor- ption and condensation of Cu on W single-crystal surface//J. Appl. Phys. – 1974. – Vol. 45, № 12. – P. 5164. 17. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы инте- гралов, сумм, рядов и произведений (4-е изд.). – М.: Наука, 1963. – 1100 с. МИГРАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ АТОМОВ В ПОВЕРХНОСТНОМ МОНОСЛОЕ ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 2, vol. 11, No. 2 153ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 2, vol. 11, No. 2 18. Большов Л.А., Напартович А.П., Наумо- вец А.Г., Федоус А.Г. Субмонослойные плен- ки на поверхности металлов//УФН. – 1977. – Т. 122. – С.125. 19. Гегузин Я.Е., Кагановский Ю.С. Диффузион- ные процессы на поверхности кристалла. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 128 c. LITERATURA 1. Lifshic V.G. Poverhnost’ tverdogo tela i poverh- nostnye fazy//Sorosovskij obrazovatel’nyj zhur- nal. – 1995. – № 1. – C. 99. 2. Kukushkin S.A., Osipov A.V. Processy kon- densacii tonkih plenok//UFN. – 1998. – T. 168. – S. 1083. 3. Geim A.K., Novoselov K.S. The Rise of Graphe- ne//Nat. Mater. – 2007. – Vol. 6, № 3. – P.183. 4. Crank S. Mathematics of Diffusion. – London: Oxford, 1965. – 414 p. 5. Manning Dzh. Kinetika diffuzii atomov v kristal- lah. – M.: Mir, 1971. – 277 c. 6. Stark D.P. Diffuziya v tverdyh telah. – M.: Mir, 1980. – 240 c. 7. Elimelech M., Gregory J., Jia X. et al. Particle Deposition and Aggregation: Measurement, Modeling and Simulation. – Oxford: Butterworth- Heinemann, 1995. – 448 p. 8. Kirichenko V.G., Mel’nikova E. S. Osobennosti formirovaniya i modelirovanie monoatomnyh sloev grafita//Bіsnik Harkіvs’kogo nacіonal’nogo unіversitetu. – T. 859, Vip. 2/42 – 2009. – S. 95. 9. Dolgov A.S., Valujskaya A.V. Neodnorodnye raspredeleniya v monoatomnom sloe v usloviyah osazhdeniya izvne//FIP. – 2012. – T. 10, № 4. – S. 308. 10. Pokrovskij V.L., Talapov A.L. Teoriya dvumer- nyh nizkorazmernyh kristallov//Zh‘ETF. – 1980. – T. 78, № 1. – S. 269. 11. Koh S.J., Ehrlich G. Self-Assembly of One-Di- mensional Surface: Long-Range Interactions in the Growth of Ir and Pd on W(110)//Phys. Rev. B. – 2000. – № 62. 12. Eleckij A.V. Transportnye svojstva uglerodnyh nanotrubok//UFN. – 2009. – T. 8, № 3. – S. 225. 13. Jiandong Guo, Yina Mo, Efthimios Kaxiras, Zhe- nyu Zhang, H.H. Weitering. Formation of mona- tomic Fe chains on vicinal Cu (111) surfaces: An atomistic view//Phys. Rev. B. – 2006. – № 73. – P. 193405. 14. Dolgov A.S., Stecenko N.V. Relaksacionnye pe- restrojki monoatomnyh sloev na poverhnosti//FIP. – 2009. – T. 7, № 3. – S. 24. 15. Dolgov A.S., Stecenko N.V.//Poverhnost’. – 2012. – № 1. – S. 108. 16. Bauer E., Poppa H., Todd G., Bonczek F. Ad- sorption and condensation of Cu on W single- crystal surface//J. Appl. Phys. – 1974. – Vol. 45, № 12. – P. 5164. 17. Gradshtejn I.S., Ryzhik I.M. Tablicy integralov, summ, ryadov i proizvedenij (4-e izd.). – M.: Na- uka, 1963. – 1100 s. 18. Bol’shov L.A., Napartovich A.P., Naumo- vec A.G., Fedous A.G. Submonoslojnye plenki na poverhnosti metallov//UFN. – 1977. – T. 122. – S.125. 19. Geguzin Ya.E., Kaganovskij Yu.S. Diffuzionnye processy na poverhnosti kristalla. – M.: ‘Energo- atomizdat, 1984. – 128 c. ДОЛГОВ А.С., ВАЛУЙСКАЯ А.В.

Миграция взаимодействующих атомов в поверхностном монослое

Репозитарії

Схожі ресурси