عنوان مقاله :
مطالعه‌ي حكاكي پلاسمايي صفحه‌ي گرافن به وسيله‌ي يون‌هاي اكسيژن با روش شبيه سازي ديناميك مولكولي
عنوان به زبان ديگر :
Investigation of the graphene plasma etching by oxygen ions: a molecular dynamics simulation
پديد آورندگان :
كاكويي، مريم دانشگاه صنعتي شاهرود - دانشكده فيزيك، شاهرود، ايران , مهرابيان، سميه دانشگاه صنعتي شاهرود - دانشكده فيزيك، شاهرود، ايران
كليدواژه :
گرافن , حكاكي پلاسمايي , شبيه‌سازي ديناميك مولكولي , ميدان نيروي Reax
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، به بررسي فرايند حكاكي پلاسمايي جهت ايجاد تخلل در صفحه‌ي گرافنِ لايه‌نشاني شده بر روي زيرلايه‌ي SiO2، پرداخته شد. بدين منظور، براي اولين بار شبيه‌سازي ديناميك مولكوليِ فرايند بمباران صفحه‌ي گرافن توسط يون‌هاي اكسيژن با استفاده از نرم‌افزار لمپس انجام پذيرفت. در اين شبيه‌سازي با تغيير انرژي يون‌هاي فرودي، اثر پارامتر مذكور بر فرايند حكاكي صفحه‌ي گرافن مورد بررسي گرفت. نتايج حاصل، نشان داد كه با افزايش انرژي يون‌هاي بمباران كننده از eV 3 تا eV 12، تعداد و اندازه حفره‌هاي ايجاد شده در صفحه‌ي گرافن افزايش مي‌يابد. بررسي تابع توزيع شعاعي، قبل و بعد از بمباران نيز نشان داد كه حكاكي موجب بي نظمي در ساختار گرافن شده است. همچنين تعداد متوسط پيوندهاي C-C در گرافن، با افزايش انرژي اتم‌هاي اكسيژن ورودي كاهش يافت كه خود نشانگر از بين رفتن پيوندهاي كربن با افزايش انرژي است. از طرفي نتايج بدست آمده مشخص نمود كه در انرژي eV 3 آسيب وارد شده به صفحه‌ي گرافن ناچيز است. لازم بذكر است كه در اين شبيه‌سازي كه در آن از ميدان نيروي Reax استفاده شده است، شاهد تشكيل گونه‌هاي O2، CO، CO2، C2O2 و CO3 بوده‌ايم.
چكيده لاتين :
In this study, the plasma etching of a graphene layer (in order to make it porous) deposited on a SiO2 substrate was investigated. Therefore, for the first time, the process of the graphene layer bombardment with the oxygen ions was simulated by molecular dynamics simulation using LAMMPS. Moreover, the effect of the bombarding ion energies on the etching process was studied. Our results showed that with increasing the oxygen ion energies from 3 eV to 12 eV, the number and size of the created holes in the graphene layer increase. Investigation of the radius distribution function of the graphene layer before and after the bombarding process also showed that the etching process has caused some sort of irregularities in the graphene layer. In addition, the average number of C-C bonds in the graphene layer decreased with the oxygen ion energies which is the indicator of the fact that the C-C bonds have been broken with increasing energy. Moreover, the results showed that at the energy of 3 eV for the oxygen ions, the graphene layer remains almost undamaged. It is noteworthy that the Reax force field is used in the simulation which predicts the formation of O2, CO, CO2, C2O2 and CO3 species.
عنوان نشريه :
علوم و مهندسي سطح
