Особенности взаимодействия атомов инертных газов низкой энергии с метильными группами на поверхности материалов с ультранизкой диэлектрической проницаемостью

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В настоящей работе с помощью компьютерного моделирования исследована возможность функционализации поверхности материалов с ультранизкой диэлектрической проницаемостью под действием атомов инертных газов низкой энергии. Моделирование проводили квантовомеханическим методом теории функционала плотности с использованием алгоритмов молекулярной динамики в программном пакете VASP. Детальный анализ рассчитанных траекторий позволил выявить условия, при которых воздействие налетающих атомов He, Ne, Ar, Xe с энергией до 30 эВ может приводить к удалению поверхностных метильных групп, обеспечивающих гидрофобные свойства поверхности таких диэлектриков. На основании полученных данных сделана оценка пороговой энергии (минимальной энергии атомов, при которой возможно образование CH3-радикала), и исследованы особенности механизма такого процесса при воздействии легких и тяжелых атомов. Показано, что в рассматриваемом диапазоне энергий взаимодействие Ne, Ar и Xe с метильными группами имеет преимущественно столкновительный характер, поэтому с ростом массы налетающей частицы пороговая энергия возрастает. В противоположность этому, воздействие атома He способно вызывать возмущение пространственного распределения электронной плотности вблизи метильной группы, которое инициирует интенсивные колебания атомов и в итоге приводит к отрыву метильной группы.

Об авторах

А. А. Соловых

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
Физический факультет

Email: sycheva.phys@gmail.com
Россия, 119991, Москва

А. А. Сычева

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына

Автор, ответственный за переписку.
Email: sycheva.phys@gmail.com
Россия, 119991, Москва

Е. Н. Воронина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
Физический факультет; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына

Email: sycheva.phys@gmail.com
Россия, 119991, Москва; Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. Baklanov M.R., Ho P.S., Zschech E. Advanced Interconnects for ULSI Technology. N.Y.: Wiley & Sons, 2012. 596 p.
  2. Baklanov M.R., de Marneffe J.-F., Shamiryan D., Urbanowicz A.M., Shi H., Rakhimova T.V., Huang H., Ho P.S. // J. Appl. Phys. 2013. V. 113. № 4. P. 041101. https://www.doi.org/10.1063/1.4765297
  3. Xu H., Hu Zh.-J., Qu X.-P., Wan H., Yan Sh.-S., Li M., Chen Sh.-M., Zhao Yu-H., Zhang J., Baklanov M.R. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 498. P. 143887. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.143887
  4. Lionti K., Volksen W., Magbitang T., Darnon M., Dubois G. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2014. V. 4. № 1. P. N3071. https://www.doi.org/10.1149/2.0081501jss
  5. Prager L., Marsik P., Wennrich L., Baklanov M.R., Naumov, Pistol S.L., Schneider D., Gerlach J.W., Verdonck P., Buchmeiser M.R. // Microelectronic Eng. 2008. V. 85. № 10. P. 2094. https://www.doi.org/10.1016/j.mee.2008.04.039
  6. Lee J., Graves D.B. // J. Phys. D Appl. Phys. 2010. V. 43. № 42. P. 425201. https://www.doi.org/10.1088/0022-3727/43/42/425201
  7. Sycheva A.A., Voronina E.N., Rakhimova T.V., Novikov L.S., Rakhimov A.T. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2020. V. 38. № 5. P. 053004. https://www.doi.org/10.1116/6.0000389
  8. Palov A.P., Proshina O.V., Rakhimova T.V., Rakhimov A.T., Voronina E.N. // Plasma Process. Polym. 2021. V. 18. P. 2100007. https://www.doi.org/10.1002/ppap.202100007
  9. Соловых А.А., Сычева А.А., Воронина Е.Н. // Письма в ЖТФ. 2022. Т. 48. № 7. С. 16. https://www.doi.org/10.21883/PJTF.2022.07.52286.19085
  10. Кон В. // УФН. 2002. Т. 172. № 3. С. 336. https://www.doi.org/10.3367/UFNr.0172.200203e.0336
  11. Kresse G., Joubert D. // Phys. Rev. 1999. V. 59. № 3. P. 1758. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.59.1758
  12. Blöchl P.E. // Phys. Rev. B. 1994. V. 50. № 24. P. 17953. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.50.17953
  13. Voevodin V.V., Antonov A.S., Nikitenko D.A., Shvets P.A., Sobolev S.I., Sidorov I.Yu., Stefanov K.S., Voevodin V.V., Zhumatiy S.A. // Supercomput. Frontiers Innovations. 2019. V. 6. № 2. P. 4. https://www.doi.org/10.14529/jsfi190201
  14. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. № 18. P. 3865. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
  15. Chaudhari M., Du J. // J. Vac. Sci. & Technol. A. 2011. V. 29. № 3. P. 031303. https://www.doi.org/10.1116/1.3568963
  16. Rimsza J.M., Kelber J.A., Du J. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. V. 47. № 33. P. 335204. https://www.doi.org/10.1088/0022-3727/47/33/335204
  17. Kazi H., Rimsza J., Du J. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2014. V. 32. № 5. P. 051301. https://www.doi.org/10.1116/1.4890119
  18. De Darwent B. Bond Dissociation Energies in Simple Molecules. Washington: Nat. Bur. Stand, 1970. 60 p.
  19. Humphrey W., Dalke A., Schulten K. // J. Molec. Graphics. 1996. V. 14. № 1. P. 33. https://www.doi.org/10.1016/0263-7855(96)00018-5
  20. Behrisch R., Eckstein W. Sputtering by Particle Bombardment: Experiments and Computer Calculations from Threshold to MeV Energies. Berlin: Springer-Verlag, 2007. 200 p.

Дополнительные файлы


© А.А. Соловых, А.А. Сычева, Е.Н. Воронина, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».