Obecným tématem práce je přispět k porozumění fyzice srážkových kaskád v pevných látkách prostřednictvím metod molekulární dynamiky. Tento cíl byl rozdělen do několika mezistupňů: (i) navrhnout, vyvinout a implementovat aplikaci pro simulace atomárních kolizních kaskád, (ii) zvládnout různé způsoby 3D zobrazování získaných výsledků, (iii) použít počítačové simulace na odprašování technologicky významných materiálů, (iv) porovnat výsledky simulace (odprašovací výtěžek, úhlová a energetická rozdělení odprašovaných atomů) s experimentálními daty.
Pokusili jsme se přispět ke kontroverzní diskusi o principech ionizačních mechanismů při odprašování pevných látek pomocí MD simulace v kombinaci s analytickými modely pro výpočet ionizační pravděpodobnosti testováním předpovědí těchto ionizačních teorií pro systém Ar-Cu.
Druhé téma souvisí s výskytem mikroskopických bublin vzácných plynů v podpovrchové oblasti pevných látek a má praktický význam pro lokální změny materiálových vlastností. Z toho důvodu jsme se zaměřili na chování nanobublin pod povrchem Cu (100) naplněných Ar, jejich prasknutí po dopadu energetické částice a emise atomů Ar, dimerů Ar2 a větších klastrů Arn.
Anotace v angličtině
A general topic of the thesis is to contribute to the progress in the physics of collision cascades in solids by using the molecular dynamics simulations. That goal was divided to several intermediate steps: (i) to design, develop and implement a method for molecular dynamics simulation of atomic collision cascades, (ii) to manage various methods of rendering 3D images of obtained MD results, (iii) to apply the computer simulation of sputtering to technologically important materials, (iv) to compare the simulation results (sputtering yield, angular and energy distribution of sputtered atom energy) with experimental data.
We have attempted to contribute to the controversial debate about the principles of ionization mechanisms in sputtering of solids by using molecular dynamics simulation of sputtering of pure metals in combination with analytical models of ionization probability and so we tested predictions of these ionization theories for the Ar-Cu system.
The second topic is related to the occurrence of microscopic noble gas bubbles in the subsurface region of solids, which is of practical interest for the local modification of material properties. Therefore we focused on a molecular dynamics simulations of the rupture of a subsurface Ar bubble in Cu(100) and the ejection of Ar atoms, Ar2 dimers and larger clusters Arn. The rupture was initiated by the Ar atom impact.
Obecným tématem práce je přispět k porozumění fyzice srážkových kaskád v pevných látkách prostřednictvím metod molekulární dynamiky. Tento cíl byl rozdělen do několika mezistupňů: (i) navrhnout, vyvinout a implementovat aplikaci pro simulace atomárních kolizních kaskád, (ii) zvládnout různé způsoby 3D zobrazování získaných výsledků, (iii) použít počítačové simulace na odprašování technologicky významných materiálů, (iv) porovnat výsledky simulace (odprašovací výtěžek, úhlová a energetická rozdělení odprašovaných atomů) s experimentálními daty.
Pokusili jsme se přispět ke kontroverzní diskusi o principech ionizačních mechanismů při odprašování pevných látek pomocí MD simulace v kombinaci s analytickými modely pro výpočet ionizační pravděpodobnosti testováním předpovědí těchto ionizačních teorií pro systém Ar-Cu.
Druhé téma souvisí s výskytem mikroskopických bublin vzácných plynů v podpovrchové oblasti pevných látek a má praktický význam pro lokální změny materiálových vlastností. Z toho důvodu jsme se zaměřili na chování nanobublin pod povrchem Cu (100) naplněných Ar, jejich prasknutí po dopadu energetické částice a emise atomů Ar, dimerů Ar2 a větších klastrů Arn.
Anotace v angličtině
A general topic of the thesis is to contribute to the progress in the physics of collision cascades in solids by using the molecular dynamics simulations. That goal was divided to several intermediate steps: (i) to design, develop and implement a method for molecular dynamics simulation of atomic collision cascades, (ii) to manage various methods of rendering 3D images of obtained MD results, (iii) to apply the computer simulation of sputtering to technologically important materials, (iv) to compare the simulation results (sputtering yield, angular and energy distribution of sputtered atom energy) with experimental data.
We have attempted to contribute to the controversial debate about the principles of ionization mechanisms in sputtering of solids by using molecular dynamics simulation of sputtering of pure metals in combination with analytical models of ionization probability and so we tested predictions of these ionization theories for the Ar-Cu system.
The second topic is related to the occurrence of microscopic noble gas bubbles in the subsurface region of solids, which is of practical interest for the local modification of material properties. Therefore we focused on a molecular dynamics simulations of the rupture of a subsurface Ar bubble in Cu(100) and the ejection of Ar atoms, Ar2 dimers and larger clusters Arn. The rupture was initiated by the Ar atom impact.
Cílem práce je (i) zvládnutí metody molekulárně dynamické (MD) nebo Monte Carlo (MC) simulace atomárních srážkových kaskád, (ii) zvládnutí různých metod vizualizace 3D obrazů, (iii) aplikace počítačové simulace na odprašování technologicky důležitých materiálů, např. W, Si, (iv) srovnání výsledků simulací (odprašovacích výtěžků, úhlové a energetické rozdělení energií odprašovaných atomů) s experimentem z aparatury UJEP SIMS.
Zásady pro vypracování
Cílem práce je (i) zvládnutí metody molekulárně dynamické (MD) nebo Monte Carlo (MC) simulace atomárních srážkových kaskád, (ii) zvládnutí různých metod vizualizace 3D obrazů, (iii) aplikace počítačové simulace na odprašování technologicky důležitých materiálů, např. W, Si, (iv) srovnání výsledků simulací (odprašovacích výtěžků, úhlové a energetické rozdělení energií odprašovaných atomů) s experimentem z aparatury UJEP SIMS.
Seznam doporučené literatury
Duvenbeck, A. Computer Simulation of Electronic Excitation in Atomic Collision Cascades. Duisburg : Universität Duisburg-Essen, 2006.
Smith, Roger. Atomic & Ion Collisions in Solids and at Surfaces. Cambridge : Cambridge University Press, 1997
Urbassek, H. M. Molecular-dynamics simulation of sputtering. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 1997, Sv. 122, stránky 427-441.
Allen, M. P. a Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids. Oxford : Clarendon Press, 2nd edn. 1991 (1987).
Smith, W., Forester, T. R. a Todorov, I. T. The DL_POLY User Manual. Daresbury : STFC Daresbury Laboratory, 2009
Leach, Andrew R. Molecular Modelling, Principles and Applications. London : Pearson Education Limited, 2001. 0-582-38210-6
Wucher, A. a Garrison, B. J. Cluster formation in sputtering: A molecular dynamics study using the MD/MC-corrected effective medium potential. Journal of Chemical Physics. 1996, Sv. 105, 14, stránky 5999-6007
Urbassek, H. M. Sputter Theory. Matematisk-fysiske Meddelelser. 2006, Sv. 52, stránky 433-463
Gades, H. a Urbassek, H. M. Surface binding energies of alloys: a many-body approach. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 1994, Sv. 88, 3, stránky 218-228.
Šroubek, Z. Formation of ions in sputtering. Spectrochemica Acta. 1989, Sv. 44B, 3, stránky 317-328
Franzreb, K. a Williams, P. Inert gas clusters ejected from bursting bubbles during sputtering. 2003, Sv. 91, 1, str. 015501
Seznam doporučené literatury
Duvenbeck, A. Computer Simulation of Electronic Excitation in Atomic Collision Cascades. Duisburg : Universität Duisburg-Essen, 2006.
Smith, Roger. Atomic & Ion Collisions in Solids and at Surfaces. Cambridge : Cambridge University Press, 1997
Urbassek, H. M. Molecular-dynamics simulation of sputtering. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 1997, Sv. 122, stránky 427-441.
Allen, M. P. a Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids. Oxford : Clarendon Press, 2nd edn. 1991 (1987).
Smith, W., Forester, T. R. a Todorov, I. T. The DL_POLY User Manual. Daresbury : STFC Daresbury Laboratory, 2009
Leach, Andrew R. Molecular Modelling, Principles and Applications. London : Pearson Education Limited, 2001. 0-582-38210-6
Wucher, A. a Garrison, B. J. Cluster formation in sputtering: A molecular dynamics study using the MD/MC-corrected effective medium potential. Journal of Chemical Physics. 1996, Sv. 105, 14, stránky 5999-6007
Urbassek, H. M. Sputter Theory. Matematisk-fysiske Meddelelser. 2006, Sv. 52, stránky 433-463
Gades, H. a Urbassek, H. M. Surface binding energies of alloys: a many-body approach. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 1994, Sv. 88, 3, stránky 218-228.
Šroubek, Z. Formation of ions in sputtering. Spectrochemica Acta. 1989, Sv. 44B, 3, stránky 317-328
Franzreb, K. a Williams, P. Inert gas clusters ejected from bursting bubbles during sputtering. 2003, Sv. 91, 1, str. 015501
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
1. Zahájení obhajoby.
2. Představení uchazeče a přítomného oponenta.
3. Prezentace práce.
4. Přečtení posudků.
5. Na otázky oponentů a ostatních členů komise doktorand uspokojevě odpověděl.
6. Zvolení skrutátorů.
7. Tajné hlasování.
8. Vyhlášení výsledku.
9. Závěr.