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Previous issue date: 2015-03-04 / In this work, molecular dynamics (MD) simulations were carried out to study the ion-irradiation induced effects on ultrathin molecular films. The energy deposited by the ions is computationally simulated using a simple thermal spike with particles interacting via the Lennard-Jones potential. It was investigated the effect of thin and ultrathin (2 60 nm) films thickness variation in the dimensions of the defects created on the surface crater s diameter (Dc) and depth (Cd) and ridge (rim) volume. Crystalline and amorphous systems were modeled, and different radius and temperature combinations were investigated for the simulated cylindrical track. Qualitative and quantitative results obtained from crystalline and amorphous samples were compared. The analysis of the system s dynamics after the track energy got transferred into atomic motion allowed to identify the mechanisms responsible for the formation of the surface defects. Crater size is mostly determined by evaporation and melt flow from the hot track, while the rim size is determined both by melt flow and coherent displacement of particles due to the large pressure developed in the excited track. We find a large dependence on the dimensions of the surface defects, and in the number of sputtered particles, with the film thickness (h) below a critical value hcr?tico. The critical thickness for the rim volume, more sensitive to the confinement of the film, was found to be higher than the hcr?tico for Dc, since mechanisms involved in the formation of both effects are different. Also from a critical h on, the sputtering yield got smaller as the film thickness decreased. The sputtered particles depth of origin zorigem was obtained as a function of h. As a result from simulations with amorphous films it was obtained zorigem<h/2. Results from simulations were compared to recent experimental data. / Neste trabalho, simula??es por din?mica molecular (MD) foram empregadas para estudar efeitos induzidos pela irradia??o i?nica de alta energia em filmes moleculares ultrafinos. A energia depositada pelos ?ons ? computacionalmente simulada usando um modelo simples de thermal spike com part?culas interagindo pelo potencial de Lennard-Jones. Foi investigado o efeito da varia??o da espessura de filmes ultrafinos (2 60 nm) nas dimens?es dos defeitos criados na superf?cie - di?metro (Dc) e profundidade (Cd) da cratera e volume da protuber?ncia (rim). Foram modelados sistemas cristalino e amorfo, e investigadas diferentes combina??es de raio e temperatura da trilha de excita??o gerada pelos ?ons. Os resultados qualitativos e quantitativos obtidos usando os s?lidos cristalino e o amorfo foram comparados. A an?lise da din?mica do sistema ap?s a energia da trilha i?nica ser transferida para movimento at?mico permitiu identificar os mecanismos respons?veis pela forma??o dos defeitos de superf?cie. O tamanho da cratera ? determinado principalmente pela eje??o de material e pelo fluxo de material fundido da trilha superaquecida, enquanto o rim tem origem tanto no fluxo de material derretido quanto no deslocamento coerente de um pulso de press?o oriundo do centro da trilha excitada. Foi encontrada uma forte depend?ncia entre as dimens?es dos defeitos de superf?cie, e no n?mero de part?culas ejetadas (sputtering), quando a espessura do filme (h) ? menor que um valor cr?tico hcr?tico. A espessura cr?tica para o volume do rim, mais sens?vel ao confinamento do filme, foi maior que para o Dc, devido aos diferentes mecanismos envolvidos. O sputtering foi cada vez menor com a redu??o de h a partir tamb?m de um valor cr?tico de h. Tamb?m foram obtidas a profundidade de origem zorigem das part?culas ejetadas, e o sputtering em fun??o de h. Para os filmes amorfos se obteve zorigem<h/2. Resultados das simula??es foram comparados com dados experimentais recentes. Os melhores resultados das simula??es obtiveram ?tima correla??o qualitativa para Dc e para o volume do rim.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/3276 |
| Date | 04 March 2015 |
| Creators | Gutierres, Leandro Iz? |
| Contributors | Papal?o, Ricardo Meurer |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia e Tecnologia de Materiais, PUCRS, BR, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -7432719344215120122, 500, 600, -655770572761439785 |
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