Остановка и диапазон ионов в Веществе (srim)
 Скачать 2.26 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО ИРГУПС)
Реферат на тему: Остановка и диапазон ионов в Веществе (SRIM) Р.470400.03.06.01. ПЗ
Иркутск 2022 Остановка и диапазон ионов в Веществе (SRIM)  Рисунок 1. (Главное меню программы) Группа компьютерных программ для расчета взаимодействия ионов с веществом; ядром SRIM является программа переноса ионов в материи (TRIM). SRIM популярен в научно-техническом сообществе ионной имплантации, а также широко используется в других отраслях радиационного материаловедения  Рисунок 2. (Меню установки значений) Окно разделено на 3 части: Данные об ионах Данные о цели Специальные данные для симуляции и кнопки запуска и сохранения Данные об ионах Damage 1) Ion Distribution and Quick Calculation of Damage (Распределение ионов и быстрый расчет повреждений) - Эту опцию следует использовать, если вас не волнуют детали повреждения цели или распыления. 2) Detailed Calculation with full Damage Cascades (Детальный расчет с полным каскадом повреждений) - Эта опция следует за каждой отдачей до тех пор, пока ее энергия не упадет ниже наименьшей энергии смещения любого атома-мишени. Следовательно, анализируются все повреждения цели от столкновения. 3) Surface Sputtering / Monolayer Collisions (Поверхностное распыление / столкновения монослоев) - Полная обработка распыления содержится в приведенном выше расчете для полных каскадов повреждений. Однако TRIM содержит концепцию "траектории свободного полета", при которой ионы совершают большие скачки между столкновениями, и любое повреждение цели распространяется на атомы-мишени, которые прыгнули. Basic plots Во время расчета ОБРЕЗКИ на экране будет отображаться двумерная проекция анимированного значка, а также все каскады повреждений. Это дает быстрое представление о том, выполняет ли вычисление то, что вы хотите, чтобы оно выполняло. Доступны следующие варианты построения графика. Вы можете переключаться с одного графика на другой во время расчета. Система координат ОБРЕЗКИ определяется с осью X, являющейся глубиной в цель, а ось Y и ось Z являются поперечными координатами. Проекция на плоскость XY. Проекция на плоскость XZ. Ионы только в плоскости XY. Проекция на плоскость YZ. Все четыре из вышеперечисленных одновременно. Данные о цели В данных о целях можно устанавливать количество слоёв, которые указаны в левом столбце, и целевой материал указанный в правом столбце. Однако если целевой материал сложный, то предлагается выполнить поиск в словаре соединений, программа включает различные типы целевых материалов. Специальные данные для симуляции и кнопки запуска и сохранения В специальных данных указывается количество ионов, так как в программе используется моделирование Монте-Карло, оно не связано с дозой ионной имплантации, это всего лишь параметр моделирования, чем выше число тем точнее будет результат. Также в программе используется автоматическое сохранение при запуске.  Рисунок 3. (Процесс моделирования) После запуска всплывает новое окно в котором мы видим кнопки паузы, которая может как приостановить так и продолжить процесс моделирования. На панели в левом верхнем углу указана завершенная информация о моделировании в ней отображается какое количество ионов было помещено в мишень каждого атома определяется методом Монте-Карло. Теоретический расчёт программа моделирует, где атомы должны остановиться при бомбардировке материала мишени.  Рисунок 4. (Окно графика отображает глубину мишени в виде координат с диапазоном от 0 до 20000 Ангстрем)   Рисунок 5. (График распределения ионов) В следующем окне указан график распределения ионов, этот рисунок отображает профиль легирующей примеси в реальном времени, где X координата-это целевая глубина, а Y координата отношение передозировки концентрации, распределение имплантированных ионов не зависит от размеров мишени поскольку концентрация легирующей примеси будет линейно масштабироваться в соответствии с дозой импланта. Поэтому необходимо выполнять обработку данных только при конечных результатах, умножив дозу,которую мы хотим мы получим окончательный результат моделирования профиля концентрации легирующей примеси. Если мы хотим получить более точный результат моделирования есть ещё один параметр, который нам нужно пересмотреть  Рисунок 6. (Указание на недостатки в графике) Если снова открыть график распределения ионов, то нас интересует только информация о пике, но также присутствует много пустой информации. Обрезка сохраняет только сотню точек данных окончательных результатов, что означает что мы получим много нулевых значений в результате. Если целевой диапазон глубины слишком велик, 80% окончательные результаты будут бесполезны, поэтому нам нужно изменить параметры в окне графика.  Рисунок 7. (Указание желтым цветом параметров,которые можно менять в процессе моделирования) При изменении обрезки, мы наблюдаем,что некоторые параметры становятся жёлтыми, это значения которые мы можем изменить во время моделирования включая энергию элемента и угол, параметры которые нам нужны находятся в данном окне .  Рисунок 8. (Изменение обрезки) Ссылаясь на график распределения ионов мы увидим,что действительные данные заканчиваются примерно на 4000 Ангстрем. Перезапустим моделирование и нажмем кнопку продолжить изменив диапазон до 4000 Ангстрем.  Рисунок 9. (График распределения ионов при изменении диапазона) Открыв график распределения можно увидеть,что покрытие полезных точек почти вся глубина цели, также можно наблюдать что профиль легирующей примеси ещё грубый, это означает, что мы ввели недостаточное количество ионов и потребуется их увеличение  Рисунок 10. (Двумерное распределение точек) В данном графике показано двумерное распределение точек обычно нам нужно только одномерное распределение профиля легирующей примеси.  Рисунок 11. (Сохранение результатов моделирования) Все результаты моделирования можно сохранить в необходимой папке нажав любую кнопку F. указанной при сохранении папке будет содержаться информация о процессе моделирования включая энергию и материалы мишени Вывод В качестве входных параметров ему нужны тип иона и энергия (в диапазоне 10 эВ – 2 ГэВ) и материал одного или нескольких слоев мишени. В качестве выходных данных он перечисляет или строит трехмерное распределение ионов в твердом теле и его параметры, такие как глубина проникновения, его распространение вдоль ионного пучка (называемого страгглом) и перпендикулярно к нему, подробно отслеживаются все каскады атомов мишени в мишени; концентрация вакансий, распылениескорость, ионизация и образование фононов в материале мишени; распределение энергии между ядерные и электронные потери, скорость осаждения энергии; Программы сделаны так, что они могут быть прерваны в любое время, а затем возобновлены позже. Они имеют простой в использовании пользовательский интерфейс и встроенные параметры по умолчанию для всех ионов и материалов. Другая часть программы позволяет рассчитать электронную тормозную способность любого иона в любом материале (включая газообразные мишени) на основе усредняющей параметризации широкого спектра экспериментальных данных.[4] Эти особенности сделали SRIM чрезвычайно популярным. Однако он не учитывает ни кристаллическую структуру, ни динамические изменения состава материала, что сильно ограничивает его полезность в некоторых случаях. Другие приближения программы включают бинарное столкновение (т.е. Влияние соседних атомов пренебрегается); материал полностью аморфен, т.е. описание эффектов ионного каналирования невозможно, рекомбинацию сбитых атомов (интерстициалов) с вакансиями, эффект, как известно, очень важенпри тепловых всплесках в металлах пренебрегают; Нет описания кластеризации дефектов и вызванной облучением аморфизации, хотя первая происходит в большинстве материалов, а вторая очень важна в полупроводниках. Электронная останавливающая способность является усреднением, подходящим для большого количества экспериментов. и межатомный потенциал как универсальная форма, которая является усреднением для квантово-механических расчетов, целевой атом, который достигает поверхности, может покинуть поверхность (быть распыленным), если он имеет импульс и энергию для прохождения поверхностного барьера, что является упрощающим предположением о том, чтоне работает хорошо, например, при энергиях ниже энергии поверхностного проникновения или при наличии химических эффектов. Система слоистая, т.е. моделирование материалов с различиями состава в 2D или 3D невозможно.Пороговая энергия смещения является ступенчатой функцией для каждого элемента, хотя в действительности она зависит от направления кристалла. | |||||||||