Методом МД-моделирования проведено систематическое исследование взаимодействия кластеров разных благородных газов (Ne, Ar и Kr) с поверхностью поликомпонентной мишени (на примере плавленого кварца, SiO2) при нормальном и наклонном (60 градусов от нормали) падении кластеров в широком диапазоне удельных энергий E/N от 10 до 140 эВ/атом. Впервые установлено, что удельная энергия кластеров на единицу массы кластеров E/M и энергия на единицу площади удара E/S являются обобщающими параметрами эффективности распыления для разных газовых кластеров. Для всех режимов максимальные коэффициенты распыления достигаются с кластерами легкого Ne, что обьясняется влиянием облака рассеянных атомов кластера и глубиной ударного кратера, возрастающей пропорционально импульсу частиц.
Впервые выявлены физические закономерности селективности распыления поликомпонентной мишени (SiO2) кластерами разных газов. Показано, что селективность распыления более чувствительна к виду газа при нормальном падении кластеров на мишень, чем при наклонном падении, и практически стремится к исходной стехиометрии мишени с увеличением энергии кластеров до E/N>100 эВ/атом и переходе к молекулярному режиму распыления. При наклонном падении селективность практически не зависит от вида газа. При нормальном падении селективность увеличивается от Ne к Kr.
Впервые выявлены закономерности энергообмена при столкновениях газовых кластеров разных газов с твердой поверхностью. Показано, что при нормальном падении доля исходной кинетической энергии кластеров, уносимая рассеянными атомами кластеров Eclust/E, и доля, переданная мишени Etarget/E, слабо зависят от вида газа. При наклонном падении при переходе от Ne к Kr величина Eclust/E падает, а Etarget/E напротив, растет. С увеличением удельной энергии E/N доля рассеянной энергии Eclust/E уменьшается, а доля Etarget/E возрастает как при нормальном, так и при наклонном падении кластеров.