（物理化学专业论文）固态naxe纳米团簇的形成与性质研究.pdf

尸 通过对x e 离子注入的n a c l 样品的表面增强拉曼光谱测量，我们在室温 f 获得 了对应于n a c l 晶体的晶格振动的 特征峰，这些峰迭加在一个中心位置在2 0 0 c m 一 1 处 的宽峰之上。而n a c l 晶体是没有一级拉曼谱的，只有强度很弱的二级拉曼谱，它无 法在室温下测得。我们的研究发现，x e 离子注入后的n a c l 样品表层形成了具有纳 米尺寸的金属n a 胶心的不平整表面，它带来了表面的拉曼增强作用。我们所观察到 的宽峰对应于n a x e 的解离，而所观察到的大大增强了的声子峰是由n a c l 晶体中纳 米尺寸的金属n a 胶心的不平整表面和固态x e 的吸附引起的。 三、通过对x e . 离子注入n a c l 样品的核磁共振研究，我们测得了固态n a x e 中 的2 3 n a 相 对于n a c l 中2 3 n a 的 化学 位移为一 1 7 p p m 。 同 时 我 们利 用己 有的 文 献 推 算 出 在 零 大 气 压 下 ， n a x e 中 的2 9 x e 相 对于 纯2 9 x e 的 化 学 位 移为 一 4 5 p p m o 四、我们利用基于量子化学的g a u s s i a n 9 8 软件包对n a x e 分子的结构特性进行 了计算，通过优化计算方法，找到了适用于此体系的合适的计算条件。计算出n a x e 分 子的 键长 ( r e ) 为4 .6 7 a 、 解离 能 ( d e ) 为1 5 1 c m - 1 。 对n a x e 的 成 键 分析 表明， n a 原 子与x e 原子之间所形成的分子轨道为。 轨道，主要是由n a 的外层s 轨道与x e 的 外 层n 轨 道 迭 加 的 结 果 。 通 过 对n a x 。 分 子 中2 3 n a 和2 9 x e 磁 屏 蔽 常 数 的 计 算， 得 到了n a x e 中 的2 3 n a 相 对 于n a c l 中2 3 n a 的 化 学 位 移为 一 2 0 p p m , n a x e 中 的2 9 x e 相 对 于2 9 x e 原 子 的 化 学 位 移 为一 4 9 p p m 。 计 算 结 果 与 实 验 值 相 符 。 对n a x e 分子的计算表明，它具有束缚的激发态和易解离的基态，因而可用于 制备准分子激光器。计算还得到，n a x e 分子中存在一跃迁能量为3 4 9 n m的激发 态，这与我们所测得的固态n a x e 分子在3 5 5 n m处的荧光发射谱带相符。 这样我们在x e 离子注入的特定条件下，获得了固态n a x e 分子，并用实验和理 论 研 究 了 它 们 的 基 本 性 质 ， “ 研 制 微 ” 的 阵 列 式 ” 外 激 光 器 做 了 实 验 和 理 论 准 备 妙 、 /、 / 关键词:x e + 离子注入，固 态n a x e 分子， 卢 瑟 夫 巍射 ， 紫 外 荧 无 冤 语 ， 表 面 增 强拉曼散射，核磁共振， 1 j 化学位移， x a b i n i t i o 计算，t r i m计算 人 ab s t r a c t wh e n x e i o n s w e r e i m p l a n t e d i n t o i n o r g a n i c c o m p o u n d c r y s t a l , x e p r e c i p i t a t e s c o u l d b e f o r m e d . t h e s t r u c t u r e o f x e , e v i d e n c e d b y t e m a n d s e l e c t e d - a r e a e l e c t r o n d i f f r a c t i o n e x p e r i m e n t s , w a s f a c e c e n t e r e d c u b ic ( f c c ) i n a n f c c m a t r ix . f o r h e a v i l y i r r a d i a t e d n a c l c r y s t a l , m e t a l l i c n a c o l l o i d s w e r e f o r m e d a s t h e r e s u lt s o f t h e a g g r e g a t i o n s o f f c e n t e r s . me a s u r e m e n t s b y u s i n g t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m ic r o s c o p y ( t e m) i n d i c a t e d t h a t a l k a l i a t o m s , i n c l u d i n g n a a n d k , in a l k a l i m e t a l c o l l o i d s r e t a i n i n t h e i r o r i g i n a l f c c p o s i t i o n s w i t h i n t h e a l k a l i h a l i d e m a t r i x w i t h a l a t t i c e p a r a m e t e r n o t t o o d i f f e r e n t f r o m t h e m a t r i x . s o s o l i d - s t a t e a l k a l i - x e c l u s t e r c o u l d b e f o r m e d i n x e n o n - i o n - i m p l a n t e d a l k a l i h a l i d e c rys t a l . t h i s k i n d o f c l u s t e r m i g h t b e t h e c a n d i d a t e s o f p r e p a r i n g u v m i c r o - l as e r m a t r ix . o u r e x p e r im e n t s d e m o n s t r a t e d t h a t t h e s o l i d - s t a t e n a x e c l u s t e r s w e r e f o r m e d t h r o u g h t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n x e a n d m e t a l l i c n a c o l lo i d s i n x e n o n - i o n - im p l a n te d n a c l c r y s t a l s a m p l e s . t h e s a m p l e s w as s t u d i e d b y m e a n s o f s e v e r a l t e c h n i q u e s , s u c h as: r u t h e r f o r d b a c k s c a t t e r i n g s p e c t r o m e t ry ( r b s ) , o p t i c a l - a b s o r p t i o n s p e c t r o s c o p y , s c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p y ( s e m) , a t o m f o r c e mi c r o s c o p y ( a f m) , u l t r a v i o l e t ( u v ) fl u o r e s c e n t s p e c t r a , m i c r o r a m a n s p e c t r o m e t e r a n d n u c l e a r ma g n e t i c r e s o n a n c e ( n m r ) s p e c t r o m e t e r . t h i s d i s s e r t a t i o n c o n t a i n s f o u r s e c t i o n s as f o l l o ws : ( 1 ) t r a n s p o r t o f i o n s i n m a t t e r ( t r i m ) , w h i c h i s b a s e d o n m o n t e c a r l o , w as u s e d t o c a l c u l a t e t h e d i s tr i b u t io n s o f a l l a t o m s in t h e x e - io n - i m p la n te d n a c i c ry s t a l . t h e c a l c u l a t e d r e s u l t s w e r e c o n s o n a n c e w i t h t h e r e s u l t s o b t a i n e d b y r b s . t h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t x e f o u n d i n t h e l a y e r a s d e e p as 2 5 0 r m i u n d e r t h e s u r f a c e o f n a c l c rys t a l . wh e n t h e fl u e n c e o f x e + - i o n - i m p la n t a t io n r e a c h e d i x 1 0 7 i o n s / c m 2 , th e s o li d s ta t e x e c o u l d b e f o r m e d i n n a c l c ry s t a l , a n d i t s i s f c c j u s t l i k e n a c l s s t r u c t u r e . t h e o p t i c a l - a b s o r p t i o n s p e c tr a s h o w e d t h a t , m e t a ll ic s o d iu m c o ll o id s w e r e f o r m e d i n t h e x e - io n - im p la n te d n a c l c r y s t a l . t h e s e c o l lo i d s a l s o b e o b s e r v e d b y a f m a n d s e m. ( 2 ) i n t h e u v fl u o r e s c e n c e s p e c t r a o f x e - io n - im p l a n te d n a c l c ry s t a l , a n e w e m i s s io n b a n d , w h i c h m a x i m u m i s a t 3 5 5 n m , h as b e e n f o u n d . t h i s b a n d w a s a s s i g n e d t o t h e s o l i d s t a t e na xe c l u s t e r . i n t h e s u r f a c e e n h a n c e d r a m a n s c a tt e r i n g ( s e r s ) s p e c t r a o f x e - i o n - i m p l a n t e d n a c l c rys t a l , w e o b s e r v e d t h e p h o n o n p e a k s o f n a c l a t r o o m t e m p e r a t u r e . t h e p e a k s o f i i i s e r s w e r e s u p e r p o s e d o n t h e w i d e p e a k a t 2 0 0 c m 一 1 p r o d u c e d b y th e d i s s o c i a t io n o f n a x e c l u s t e r . i t i s w e l l k n o w n t h a t t h e r e a r e n o f i r s t - o r d e r r a m a n s c a t t e r i n g i n n a c l c r y s t a l , a n d i t s s e c o n d - o r d e r r a m a n s c a t t e r i n g i s t o o w e a k t o b e o b s e r v e d a t r o o m t e m p e r a t u r e . we d e m o n s t r a t e d t h a t t h e p e a k s o f s e r s w e r e i n d u c e d b y s u r f a c e i r r e g u l a r i t y o f m e t a l l i c n a c o l l o i d s w i t h n a n o - m e t e r s i z e a n d x e p r o d u c e d b y t h e d i s s o c i a t e d n a x e ( 3 ) t h e c h e m i c a l s h ift o f 2 3 n a in s o li d - s t a t e m o le c u le s n a x e r e la t iv e t o 2 3 n a in s in g le c r y s t a l n a c l w a s m e a s u r e d b y u s i n g n mr s p e c t r o s c o p y , a n d i t i s e q u a l t o - 1 7 p p m . we a l s o c a l c u l a t e d t h e c h e m ic a l s h i ft o f 1 2 9 x e i n s o l i d - s t a t e m o l e c u l e s n a x e r e l a t i v e t o 1 2 9 x e a t 0 t o r r , w h i c h i s e q u a l t o - 4 5 p p m . ( 4 ) i n o u r w o r k , g a u s s i a n 9 8 p r o g r a m p a c k a g e s w e r e u s e d f o r t h e s t r u c t u r e c a l c u l a t i o n a n d o p t i m i z a t i o n o f n a x e w i t h a b e s t m e t h o d f o r t h i s s y s t e m . t h e d i s s o c i a t i o n e n e r g y , b o n d l e n g t h , d i p o l e a n d m0 l l i k e n c h a r g e s a t n a a n d x e i n m o l e c u l e n a x e w e r e c a l c u l a t e d . t h e c h e m i c a l b o n d i n g b e t w e e n n a a n d x e i n m o l e c u l e n a x e c a n b e a t t r i b u t e d t o t h e p a rt i a l o v e r l a p o f p z - o f x e w it h s - w a v e f u n c t i o n o f n a . t h e m a g n e t i c s h i e l d i n g s f o r 2 3 n a a n d 12 9 x e i n m o l e c u l e s n a c l , n a x e a n d a t o m x e w e r e c a l c u l a t e d , r e s p e c t i v e ly , b y u s i n g g a u g e - i n v a r i a n t a t o m i c o r b i t a l ( g i a o ) n m r . t h e c h e m i c a l s h i ft s o f 2 3 n a a n d 12 9 x e in m o le c u le s n a x e r e la ti v e t o 2 3 n a in s in g le c ry s ta l n a c l a n d t o a t o m 1 2 9 x e , r e s p e c t i v e l y , w e r e o b t a i n e d i n t e r m s o f d i f f e r e n c e s b e t w e e n m a g n e t i c s h i e ld i n g s . t h e y a r e - 2 0 p p m a n d - 4 9 p p m r e s p e c t i v e l y , a n d a r e b a s i c a l ly a g r e e m e n t w i t h t h e n mr e x p e r i m e n t a l r e s u l t s b a s e d o n t h e c a l c u l a t e d e x c i t e d s t a t e s o f n a x e , i t i s d e m o n s t r a t e d t h a t t h e v a n d e r wa a l s m o l e c u l a r n a x e i s a c a n d i d a t e t o p r e p a r e e x c i m e r l a s e r . t h e t r a n s i t i o n e n e r g y f r o m d z f i to x z e o f n a x e e q u a l s t o 2 8 6 5 3 c m 一 1 ( 3 4 9 n m ) a n d is a g r e e m e n t w it h t h e r e s u lt o f fl u o r e s c e n c e s p e c t r a . t h i s w o r k w a s a g o o d p r e p a r a t i o n t o r e s e a r c h t h e m i c r o - u v - l a s e r m a t e r i a l . k e y w o r d s : x e n o n - i o n - i m p l a n t a t i o n , s o l i d s t a t e n a x e m o l e c u l e , r b s fl u o r e s c e n c e s p e c t r a , s e r s , n mr , c h e m i c a l s h i ft , a b i n i t i o t ri m ul t r a - v i o l e t c a l c u l a t i o n s , 弟一章绪 言 第一章绪言 1 例如 . 1 引言 x e 离子注入到金属中会形成固态的x e 原子，而且具有与金属相同的晶格结构， x e 注入到具有f c c 格子的a i 中 就会形成f c 。 结构的固 态x e 原子 1 - 3 1 。 而经重 辐照( 包括y 射线， 电子束及重粒子等) 的 碱卤晶 体就会形成碱金属胶心【 4 - 7 。 这种 碱金属胶心( 例如n a , k ) 具有与 其所在碱卤 晶体中 碱金属离子相同的f c c 结构， 而且 其晶 格参数也同它所在的 碱卤 晶体只有很小的 偏差 5 , 6 。因此用x e 离子注入碱卤晶 体就有可能形成固态的x e 一 碱金属分子团簇。 这种固态分子团簇从原理上讲极易产生 紫外区的激光， 因而它是研制微型阵列式紫外激光器的好材料。 这就是本工作的出发 点。 本论文的内容包括: 一、绪台; 二、x e 离子注入n a c l 样品表层的成份及其分布分析; 三、x e , 离子注入n a c l 样品所产生的固态n a x e 团簇的光谱研究; 四、x e + 离子注入n a c l 样品所产生的固态n a x e 团簇的核磁共振研究; 五、n a x e 分子的量子化学计算。 在这一章里我们将对本论文所涉及的一些领域的发展做一概括的介绍。 1 . 2 卢瑟福背散射 1 . 2 . 1卢瑟福背散射的实验原理 我们所用的经x e 离子注入过的n a c l 样品表层的成份及其分布分析使用的是卢 瑟 福 背 散 射 的 方 法。 卢 瑟 福 背 散 射 谱 学( r u t h e r f o r d b a c k s c a tt e r i n g s p e c t ro m e try , 简 i 南开人、川必 , i . 论文囚态n a x e 纳米团簇的形成i , 性质t ) 1 究 称12 b s ) 8 ， 是 使 用 加 速 器 产 生 的 具 有 一 定 能 量 的 离 子 束分 析 薄 膜 或 近 表 面 层化 学 组成及其分布的一种方法。离f- 入射到待研究材料的表面上，被样品靶原子所散射， 其中一小部分发生 超过9 0 0 的 偏转。 收集并测量这些背散 射离子的数目 及能量， 便可 以对样品的化学成份及其深度分布作定性及定量分析。 具有一定能量的离子入射到样品靶中，在与靶原子相遇并发生大角度偏转的情 况下， 主要过程是入射的离子与静止的靶原子核之间的弹性碰撞。 当入射离子能量大 于靶原子的结合能并小于引起核反应的能量时， 入射离子与靶原子核的碰撞归结为弹 性碰撞的假设是合理的。根据经典力学处理，可以得到如下的关系式: k = 1 一 、 ， s in b ) 十 、 c o s b 1 ( 1 + ,u ) 2 ( 1 一1 ) 其中 k为离子在碰撞之后与入射的动能比，n 为离子与靶原子质量之比，b 为入射 离子的散射角。由于 k只与散射角和质量比有关，就可以通过测量入射离子的初始 能量、 质量和在某个固定角度 b 方向上的弹性背散射后离子的能量推算出靶原子的质 量。 在卢瑟福背散射中，入射离子与靶原子之间的作用力主要是库仑力。应用库仑 定律时，散射截面可以用下式表达: c ( o ) = ( 1 一 2 ) 这就是卢瑟福散射公式。由此求出平均微分散射截面。 后，可以用 y = o f q n , ( 1 一 3 ) 计算靶的原子面密度 n， 式中y 是探测器测到的粒子数即散射粒子数， q 是入射粒子 数，0 是实际测量中探测器对散射中心张开的立体角。 通过对入射过程的能损研究，卢瑟福背散射还可以对组成靶的原子随深度的分 布进行分析。在考虑沟道效应时，还能计算出单晶中杂质原子的晶格占位等信息。 1 . 2 . 2离子注入问题的理论研究 x e + 离子注入到 n a c l 样品的过程是高速带电离子撞击样品靶的过程，我们通过 物理方法对这一 过程进行了 模拟 9 - 1 1 。 一般地讲，高 速带电 离子到达靶表面后，即 2 第章绪言 少 始“ 。 靶原j 几 发 系州内 弹性碰撞过程及:。 靶原子上的电子进行电离与激发的非 弹性碰撞过程。 通常由十弹性碰撞过程， 靶原子将会移位，入射离子自己也会改变原 来的运动方向。 如果移位的原子具有指向表面的运动速度且从表面穿出， 则形成溅射; 若入射离子发生大于9 0 度的散射且又从表面穿出，则形成背散射;若入射离子的方 向正好与靶的某一品轴方向一致，则会发生沟道效应。 在入射离子与靶原子的一系列无规则碰撞中， 它所携带的能量也不断消耗， 若靶 足够厚， 最后一般会停留在靶中的某一处。 大量入射离子在靶中的聚集则构成了离子 在靶中的射程分布。 高速带电离子进入靶中， 既可通过与靶原子核的弹性碰撞过程损失其能量， 也能 迪过刘化)s i ll一 上电了 的i 匕 ; 4 j 与激发的 弹性碰撞过程损失其能量。 在近似认为它们是 独立发生的情况下，可分别来研究弹性的 核能损过程和弹性的电子能损过程。 在计算离子在固体中的阻止本领及射程时， 我们关心的是入射离子与固体原子间 的相互作用势。 这样可以分别从统计原子模型和半经典量子力学理论两方面给出一些 结果。 根据原子的统计模型，可以将单原子势写成: v ( r ) 一 至o ( x )( i 一 4 ) 其中屏蔽函数o ( x ) 由t h o m a s - f e r m i 等人给出。在处理原子间的相互作用时， 把 fl i l d 川协仍r,做 1 - 4 式的形式， 屏蔽函数不变， 但由于原子间的相互作用使屏蔽长 度 a 变小了，即相互作用屏蔽函数为: ， ， 一 业 兰 - ( 2 . 2 , e i r ) ( i 一 5 ) 在相互作用势中， 普适的约化坐标是人为假定的， 而不是理论推导的。 八十年代 初，b i e s a c k 等人从4 千种稳定原子对中，随机地选取了2 1 6 对，进行半经验量子理 论的原子间相互作用势计算，令相互作用屏蔽函数为: o ( x ) 一 艺a ; e x p ( - b ,x ) ( 1 一 6 ) 其中x = r / a , a ; 和b ， 为一组系数。它们选取的普适屏蔽长度为 南开人学博 卜 生论文 固态n a x e 纳米团簇的形成 j 料质研究 0 .8 8 5 3 a a a , = t i , 刁 ( 1 一7 ) 拟合得到的新的普适势即b i e r s a c k 势，为: ( x ) = 0 . 1 8 1 8 e - z + 0 .5 0 9 9 e - 0 90 z + 0 .2 8 0 2 e 4 1 1 2 1 , + 0 .0 .0 2 8 1 7 e - 0 20 16, . ( 1 一 8 ) 目前人们涉及原子阳 什 目 互作用势时，一般都选用此势。 从经典力学的角度，我们可以将离子同靶的碰撞看成质心系中两个粒子的碰撞， 那么可以用散射积分来描述离子在靶中的运动学图象。 而在研究高速带电离子对靶的 作用时，要考虑的是数目为n o 的粒子打在厚度t 和密度n的靶上的情况，这样就要 引入散射截面的概念。设散射到立体角m 内的粒子数为d n，散射微分截面为d 6 , 则散 射 截面。 ( 。 ) 为: _ 、d v v( 妙 ) = d s 2 d n 2 ) rp d p n o n t 2 ) r pd p n o n t d q n o n t d q d几 八护 s i n od o ( 1 一 9 ) 离 f 在固体靶中的运动过程是其逐步损失能量的过程。 将单位路径上离子的能量 损失 定 义为一 d id r ， 称为 阻 止本 领; 将 单 位 路 径 上 在单 位 靶密 度中的 能量 损失定 义 为 s ( e ) 称为阻止截面。两者之间的关系为: 丝= n s ( e ) d友 ( 7 一 1 0 ) 离子在固体中的总阻止截面分为两部分: 离子传递给靶核的能量 ( 核阻止) 和传 递给靶电 子的能量 ( 电 子阻 止)。 通常用s ( e ) 和s e ( e ) 描述。核阻止截面是对所有 碰撞参量求和的平均传输能量，它可用l s s 折合单位写成: s _ ( e l _ 二 r i型 翌 卫 - 当x e 离 子的 注 入 能 量 为 2 0 0 k e v 时 1 o x , = 9 5 .o n m 。 由 方 程( 2 - 4 ) 我 们 可 以 求 得x e + 离 子 注 入 到n a c l 中 的 邻界 流 量分 别为中 。 = ( 1 .6 士 0 .2 ) x 1 0 16 1 c m ， 和中 。 = ( 5 .6 士 0 .6 ) x 1 0 16 l c m 2 。 根据计算所得的结果可知，我们在实验中选择的 x e + 离子的注入流量应该大于 3 x 1 0 io n s / c m 2 , a 一 能在注入后的 n a c l 样品中得到固态的具有 f c c 结构的 x e 。在 实 验中 我们 选择的 注入 流量为5 一 7 x 1 0 i o n s / c m 6 . 根据文献 8 , 1 2 , 1 3 ，在 n a c i 中的负离子空位在 1 1 0 左右具有很好的流动 性。在注入时，样品是被固定在金属散热板上的。所能达到的温度为 1 2 0 c 左右， 这也为固态x e 的产生提供了条件。 i y i 开人学博 ! : 生论i l -因态n a x e 纳米团簇的形成 才牛 质研3 i 通过吸收光谱及电镜的实验，我们已经知道，x e 离子注入的n a c l 样品中存在 着金属 n a 胶心，金属n a 是晶格位上的n a 离子吸收了一 个电子形成的，它也是随 着负离子空位的流动而发生聚集从而形成金属n a 胶心的。 在 x e 离子注入样品的电镜照片 2 - 1 0 , 2 - 1 1 中，我们可以看到，除了均匀分布 的成球状的n a 胶心外，还有一些高亮度的、形状不规则的块状结构存在，这些块状 结构应该就是注入到 n a c l 样品中的 x e 所形成的固态团簇，它的尺寸与文献中的结 果是 一 致的 3 , 5 , 6 1 ， 在十 几 到 几十 个埃。固 态的x e 团 簇吸附 在金属n a 胶团 上， 从 而形成了固态n a x e 分子 ( 见本论文第五章的n a x e 分子的量子化学计算及我们所作 的荧光光谱、表面增强r a m a n 散射光谱、化学位移等实验)。 2 . 5结论 使用离子束对材料进行改性工作的基础无外两条，一是损伤效应，一是掺杂效 应。通过这两种效应可以使材料的结构组份发生很大的变化。 我们用低能量的x e 离子束注入到n a c l 样品中，通过r b s实验分析，我们知 道，在实验所达到的注入流量与能量下，在被注入的 n a c l 样品的表面层里， x e的 浓度很高。由于注入流量达到5 x 1 0 io n s l c m 以上，这些 x e是以固态形式存在 的，它们具有与n a c l 相同的f c c 晶格结构。 通过吸收光谱，我们知道，在 x e 离子注入的样品中产生了比较丰富的金属 n a 胶心，电镜的观察表明，金属 n a 胶心也具有与 n a c l 晶格结构相同的排列及与 n a 离子相同的f c c 结构。 对电 镜结果的分析表明，分布在注入样品表面的金属 n a 胶心和固态 x e 团簇具 有同样的格子结构，它们形成了固态n a x e 分子。本论文第五章的n a x e 分子的量子 化学计算及其相关实验进一步证明了n a x e 分子的形成。 第_章x e 离了汁入n a c l 样品的成份及土 分布分析 参考文献 1 v o m f e l d e a ., f i n k j ， mu l l e r - h e i n z e r l i n g t ., p fl u g e r j ， s c h e e r e r b . , l i n k e r g ., k a l e t t a d . , p h y s . r e v . l e t t . , 1 9 8 4 , 5 3 ( 9 ) : 9 2 2 2 j i a n g w. , n o r t o n m. g . , j . ma t e r . r e s . , 1 9 9 5 , 1 0 ( 1 1 ) : 2 8 2 3 3 1 n o rt o n m.g . , f l e i s c h e r e . l . , h e r t l w., c a rt e r c .b . , ma y e r j . w., p h y s . r e v . b , 1 9 9 1 , 4 3 ( 1 1 ) : 9 2 9 1 . 4 t e m p l i e r c ., g r a e m h ., r i v i e r e j .p . , d e la f o n d j ., n u c l . i n s t r u m . m e t h o d s in p h y s . r e s . b , 1 9 8 6 , 1 8 : 2 4 5 p a s z u f ., f u n d a m e n t a l a s p e c t s o f i n e r t g a s e s i n s o l i d s , e d i t e d b y d o n n e l l y s . e e v a n s j . h . , p l e n u m p r e s s , n e w y o r k , 1 9 9 1 , p 1 1 7 6 l i a n g j .c . , x u z . , l e x . y ., z h a o w.j ., y u f . c . , l i u z， c h e n r .t . , s u n x .p . , z e n g x .z ., d u y . r . , z h a o mx, s h e n l . f ., g u h .e ., l i y ., s u y ., c h i n . p h y s . l e t t . , 1 9 9 9 , 1 6 ( 8 ) : 5 6 3 口 张克 从， 张乐， 晶 体生 长科学与 技术， 科学出 版 社，1 9 9 7 ， 北京， p 2 0 9 8 g r o o t t e j .c . , we e r k a m p j .r .w. , s e i n e n j ., d e n h a r to g h . w. , p h y s . r e v . b , 1 9 9 4 , 5 0 ( 1 4 ) : 9 7 9 8 9 p a p p u s .v ., mc c a r th y k .a . , j . p h y s . c h e m . s o l i d s , 1 9 7 1 , 3 2 : 1 2 8 7 1 0 d e n h a rt o g h . w. , r a d i a t i o n s e f f e c t s i n s o l i d s , 1 9 9 9 , 1 5 0 : 1 6 7 1 1 z i e g l e r j . f . , t r i m 1 9 9 8 . 0 1 ， i b m 1 2 s e m e n j . , we e r k a m p j . r .w., g r o o t e j . c . , d e n h a t r o g h .w., p h y s . r e v . b , 1 9 9 4 , 5 0 ( 1 4 ) : 9 7 9 3 1 3 b a l a n z a t e ., b o u f f a r d s ., c a s s i m i a ., d o o r h y e e e ., p r o t i n l ., g r a n d i n j .p . , d o u a l a n j . l . , ma r g e r i e j . , n u c l . i n s t r u . a n d m e t h o d s i n p h y s . r e s e a r c h b , 1 9 9 4 , 9 1 : 1 3 4 1 4 n o r to n m.g ., f l e i s c h e r e . l . , h e r t l w . , c a rt e r c .b ., m a y e r j . w., n u c l . i n s t r u m . me t h o d s , 1 9 9 1 , 5 9 1 6 0 : 1 2 1 5 南开大学博 卜 生论文固态n a x 。 纳米团簇的l fi l 戊 j 性项胡究 附录: t r i m计算 附录2 - 1 : x e + 离子注入n a c l 时所产生的n a 与c 1 的溅射计算 尸 -一t r i m o u t . t x t : f i l e o f t r a n s m i t t e d i t h i s f i l e t a b u l a t e s t h e k i n e t i c s o f /b a c k s c a t t e r e d/s p u t t e r e d a t o m s i o n s o r a t o m s l e a v i n g t h e t a r g e t i c o l u m n # 1 :s = s p u t t e r e d a t o m , b = b a c k s c a t t e r e d i o n , t = t r a n s m i t t e d i o n . i i c o l . # 2 : i o n n u m b e r , c o l . # 3 : z o f a t o m l e a v i n g , c o l . # 4 : a t o m e n e r g y ( e v ) . ic o l . # 5 - 7 : l a s t l o c a t i o n : x = d e p t h i n t o t a r g e t , y , z = t r a n s v e r s e a x e s . i c o l . # 8 - 1 0 : c o s i n e s o f f i n a l t r a j e c t o r y . n o t e : u s e h o t k e y c f o r d e t a i l s . ! 1 * * * t h i s d a t a f i l e i s i n t h e s a m e f o r m a t a s t r i m . d a t ( s e e m a n u a l f o r u s e s 川 i - t r i m c a l c . = x e ( 2 0 0 k e v )二 = n a c l ( 5 0 0 0 a) i o n i a t o m i c i e n e r g y !d e p t h i l a t e r a l - p o s i t i o n i a t o m d i r e c t i o n n u m b i n u m b e r 1 ( e v ) 1 x ( a ) i y ( a ) i z ( a ) i c o s ( x ) i c o s ( y ) i c o s ( z ) s 4 9 1 7. 1 6 2 e + 0 3一 1 4 6 3 e + 0 1+ . 3 7 7 8 e + 0 2一 1 0 1 5 e + 0 2一6 4 2 3 8一 1 4 9 2 9一7 5 1 7 0 s 4 9 1 1. 1 8 7 e + 0 2一3 9 0 8 e + 0 0+ . 4 1 4 2 e + 0 2一6 6 1 3 e - o l一5 9 4 1 2+ . 3 8 9 1 8+ . 7 0 3 9 6 s 4 9 1 7. 2 9 9 e + 0 2一 1 3 6 7 e + 0 1+ . 3 6 2 5 e + 0 2+ . 7 5 2 2 e + 0 1一8 2 6 2 3+ ， 1 5 8 2 9 + . 5 4 0 6 4 s 4 9 1 1. 4 7 2 e + 0 1一 1 1 7 0 e + 0 1+ . 1 9 5 4 e + 0 2+ . 9 0 5 3 e + 0 1一8 7 4 5 0一4 0 6 8 0 + . 2 6 4 1 2 s 4 9 1 1. 2