Numeric simulation of atom probe tomography

Die Arbeit beschreibt einen neuen Ansatz zur Simulation von Messdaten, wie sie bei Experimenten mit der Atomsondentomographie erzeugt werden. Derartige Simulationen stellen einen komplementären Ansatz dar, mit dessen Hilfe die Interpretation von Messergebnissen verbessert werden soll. Die atomare Struktur der zu untersuchenden Probe wird maßstabsgerecht durch Wigner-Seitz-Zellen beschrieben. Aus der Berechnung der Trajektorien feldemittierter Ionen ergeben sich zweidimensionale Detektorkoordinaten. Eine Analyse der Trajektorien zeigt vergleichbare Abbildungseigenschaften, wie sie auch mit anderen Simulationsverfahren und in Experimenten ermittelt wurden. Die Flexibilität in der Beschreibung der Probenstruktur beim hier verwendeten Ansatz zeigt sich insbesondere darin, dass realistische Felddesorptionsbilder für beliebige Gitterstrukturen und -orientierungen berechnet werden können (z.B. kubisch, hexagonal, amorphe Strukturen, Korngrenzen)

Rapid Production of Accurate Embedded-Atom Method Potentials for Metal Alloys

A critical limitation to the wide-scale use of classical molecular dynamics for alloy design is the limited availability of suitable interatomic potentials. Here, we introduce the Rapid Alloy Method for Producing Accurate General Empirical Potentials or RAMPAGE, a computationally economical procedure to generate binary embedded-atom model potentials from already-existing single-element potentials that can be further combined into multi-component alloy potentials. We present the quality of RAMPAGE calibrated Finnis-Sinclair type EAM potentials using binary Ag-Al and ternary Ag-Au-Cu as case studies. We demonstrate that RAMPAGE potentials can reproduce bulk properties and forces with greater accuracy than that of other alloy potentials. In some simulations, it is observed the quality of the optimized cross interactions can exceed that of the original off-the-shelf elemental potential inputs

Controlled Field Evaporation of Fluorinated Self-Assembled Monolayers

Self-assembled monolayers of amino-undecanethiol and perfluoro-decanethiol are studied by atom probe tomography based on laser-assisted controlled field desorption. In the case of hydrogenated chains the identification of detected molecular species is difficult because of residual hydrocarbons. By contrast, fractions of the fluorinated chains can be unequivocally identified. Although chemically similar, the evaporation of both chains appears in significantly different molecular fractions. For the fluorinated chains, a well-ordered evaporation sequence is determined that allows conclusions to be drawn about the strength of bonds under field conditions and may lay the basis for the future numerical reconstruction of the chemical structure of such films