Přejít k obsahu


Molecular dynamics study of the growth of crystalline ZrO2

Citace:
HOUŠKA, J. Molecular dynamics study of the growth of crystalline ZrO2. Surface and Coatings Technology, 2016, roč. 304, č. 25 October 2016, s. 23-30. ISSN: 0257-8972
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Molecular dynamics study of the growth of crystalline ZrO2
Rok vydání: 2016
Autoři: Doc. Ing. Jiří Houška Ph.D.
Abstrakt CZ: Tenké vrstvy ZrO2 jsou zajímavé kvůli širokému rozsahu užitečných technologických vlastností. V minulosti byla příprava ZrO2 v plazmatu popisována pomocí vnějších parametrů jako celkový tlak, tlak kyslíku nebo výbojový výkon. V tomto článku je růst ZrO2 atom po atomu studován pomocí molekulární dynamiky zaměřené na vnitřní parametry jako je energie a rozložení energií přilétajících atomů. Výsledky ukazují jak densifikace, nukleace krystalů a nepřerušený růst krystalů závisí nejen na energii dodané (i) na rychlý atom nebo (ii) na jakýkoliv atom, ale zejména na (iii) podílu rychlých atomů v celkovém toku částic a (iv) hmotnosti rychlých atomů (Zr nebo O). Paralelně byl ukázán mnohem silnější vliv teploty na nukleaci než na růst krystalů. Výsledky umožňují definovat nové cesty pro přípravu ZrO2 a reprezentují poznatky relevantní i pro jiné povlakové materiály (např. izostrukturní HfO2).
Abstrakt EN: Thin films of ZrO2 are of high interest due to a wide range of useful technological properties. Previously, the plasma-assisted preparation of ZrO2 has been described in terms of extrinsic process parameters such as total pressure, oxygen partial pressure or discharge power. In this paper the growth of ZrO2 is studied by atom-by-atom molecular dynamics simulations, focused on intrinsic process parameters such as the energy and energy distribution function of arriving atoms. The results show how do the film densification, crystal nucleation and uninterrupted crystal growth depend not only on the energy delivered into the growing films (i) per fast atom (ion) or (ii) per any atom, but especially (iii) on the fraction of fast atoms in the particle flux and (iv) on the mass of fast atoms (Zr or O). In parallel, there is a clear effect of the temperature on crystal nucleation, contrary to a very weak effect of the temperature on crystal growth. The results facilitate defining new synthesis pathways for ZrO2, and constitute phenomena which may be relevant for other coating materials (isostructural HfO2 at the first place) as well.
Klíčová slova

Zpět

Patička