SIMULATION DU BOMBARDEMENT DES MÉTAUX PAR DES IONS LOURDS A GRANDES ÉNERGIES

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HAL Id: jpa-00215289

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Submitted on 1 Jan 1973

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SIMULATION DU BOMBARDEMENT DES MÉTAUX PAR DES IONS LOURDS A GRANDES ÉNERGIES

Dang Cung

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Dang Cung. SIMULATION DU BOMBARDEMENT DES MÉTAUX PAR DES IONS LOURDS A GRANDES ÉNERGIES. Journal de Physique Colloques, 1973, 34 (C5), pp.C5-9-C5-10.

�10.1051/jphyscol:1973502�. �jpa-00215289�

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JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C5, supplément au no 11-12, Tome 34, Novembre-Décembre 1973,page C5-9

SIMULATION DU BOMBARDEMENT DES MÉTAux PAR DES IONS LOURDS A GRANDES ÉNERGIES

(*)

DANG DINH CUNG

Section de Recherches de Métallurgie Physique, Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay, France

Résumé. - On a simulé à l'ordinateur le bombardement du fer, du cuivre, du tungstène et de l'or pour des atomes de même nature et d'énergie initiale variant de 20 à 350 keV. Quand il y a possibilité de comparaison, les résultats ne sont pas en désaccord avec ceux obtenus expérimenta- lement.

Abstract. - Computer simulation is performed for the bombardment of iron, copper, tungsten and gold by atoms of same nature and with energy in the range 20 to 350 keV. When compari- sons are possible, the results of the simulations are not in disagreement with those obtained expe- rimentally.

Ce travail est une application du modèle MAR- LOWE de création d'une cascade de défauts mis au point par Robinson et Torrens [Il, [2].

On a simulé le bombardement d'un certain nombre de métaux tels que le fer, le cuivre, le tungstène et l'or par des atomes de même nature. Les atomes sont supposés être en réseau statique (c'est-à-dire qu'ils sont tous aux sites du réseau) ou avoir des vibrations thermiques correspondant aux températures allant jusqu'à 723 K. Les atomes incidents ont une énergie

initiale de 20 à 350 keV.

Pour l'étude de la création de la cascade, on a simulé le bombardement perpendiculaire aux plans (100) et (110) par des atomes de 20 keV. Les princi- paux résultats sont les suivants i

a) Le nombre d'atomes éjectés du cristal par atome incident paraît raisonnable comparé aux expériences de pulvérisation.

b) Quand la température augmente, on constate que :

- I'énergie moyenne emportée par atome éjecté diminue ;

- la différence des résultats obtenus dans les plans bombardés (100) et (110) s'atténue ;

- le nombre de lacunes créées augmente, l'énergie moyenne cédée au réseau par lacune créée diminue ; par conséquent, l'efficacité de création des défauts augmente.

(*) Ce travail fait partie d'une thèse de Doctorat d'Etat ès Sciences Physiques qui sera présentée à l'université de Nancy 1.

Le texte intégral de l'exposé sera publié dans Radiation Efect.

c) Les interstitiels se trouvent à la périphérie de la zone endommagée et les lacunes au centre.

d) La focalisation disparaît dès que le réseau se met en vibration ou dès que la trajectoire s'écarte de celle de la focalisation, alors que la canalisation subsiste.

Pour I'étude de l'implantation des projectiles dans le métal, on a simulé le parcours de I'atome incident en négligeant l'influence du parcours des autres atomes frappés.

a) La perte d'énergie par collisions inélastiques est de 20 à 35

%

de l'énergie initiale de I'atome incident. Cette proportion croît avec I'énergie initiale.

b) Le pouvoir d'arrêt est indépendant de l'énergie initiale de l'atome incident. Celui du canal

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dans le cuivre à 723 K est trois fois plus faible que le pouvoir d'arrêt moyen.

c) La répartition des atomes implantés dans le cristal comparée à celle obtenue par les fonctions de distribution de Leibfried [3] montre un bon accord aux faibles pénétrations.

d ) Comme l'ont prouvé expérimentalement Piercy et coll. [4], le parcours des atomes incidents ne dépend que de la direction de la vitesse initiale par rapport au réseau cristallin.

e) La pénétration moyenne des atomes incidents décroît exponentiellement quand la température croît, en accord avec les résultats expérimentaux de Howe et Channing [5] et Brown et coll. [6].

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1973502

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Bibliographie

111 TORRENS, 1. M., ROBINSON, M. T., Radiation Znduced Voids [4] PIERCY, G. R., MC CARGO, M., BROWN, F., DAVIES, J. A., in Metals, USAEC (1973), p. 739. Can. J. Phys. 42 (1964) 1116.

[2] TORRENS, 1. M., ROBINSON, M. T., Znteratomic Potentials [5] HOWE, L. M., CHANNING, D . A., Can. J. Phys. 45 (1967) and Simulation Lattice Defects, Edité par Gehlen, 2467.

~ e e l e r et ~ a f ï e e (plenum Publishing Corp., New York) [6] BROWN, L., BALL, G . c., CHANNING, D. A., HOWE, L. M., 1972, p. 423. PRINGLE, J. P. S., WHITTON, J. L., Nucl. Znstr. Meth [3] LEIBFRIED, G., J. Appl. Phys. 33 (1962) 1933. 38 (1965) 249.