基于MD模拟的低能FIB辐照金刚石靶材亚表层损伤形成机理研究

聚焦离子束(focused Ion beam,FIB)作为一种用于金刚石微铣刀的特种加工方式,其引发的损伤程度直接关联到刀具的加工性能和寿命。课题组采用LAMMPS软件进行分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟,结合SRIM软件的分析结果,探究单晶金刚石亚表层损伤的形成机理和入射离子能量对损伤深度和范围的影响。模拟结果表明：随着入射离子能量的提升,离子束在材料内的渗透深度及引起的非晶层和点缺陷损伤均有所增加;进一步的研究发现损伤形成过程中材料局部温度的上升可能诱发自退火现象,且与离子入射能量成正比,该现象对于理解聚焦离子束加工引起的损伤有着至关重要的意义;而势能的变化与损伤形成之间的显著对应关系揭示了第一邻近原子的势能明显高于第二邻近原子,进而高于Other类型原子,这一发现有助于深入理解损伤形成的微观过程。因此,精确控制入射能量是实现金刚石材料高精度聚焦离子束加工的关键,且对自退火效应和势能变化的研究对损伤监控与控制同样重要。