離子束轟擊Si及SiC的計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、本文對(duì)低能Ar<'+>轟擊硅表面引起的非晶化過(guò)程以及低能離子束(He<'+>，Ar<'+>，Xe<'+>)與SiC表面的相互作用分別進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬。 首先，運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法對(duì)低能氬離子轟擊硅表面的微觀過(guò)程進(jìn)行了模擬。模擬中采用200eV的Ar<'+>分別對(duì)硅表面四層中位置不同的四個(gè)硅原子以及原子間的問(wèn)隙作定點(diǎn)轟擊，對(duì)Ar<'+>與硅表面相互作用的機(jī)制作了分析。結(jié)果表明對(duì)表面四層中不同位置的原子進(jìn)行的轟擊氬離子只發(fā)生一次碰

2、撞，相互作用勢(shì)能一般在40eV左右，作用時(shí)間在20-30fs之間；Ar<'+>對(duì)原子間隙的轟擊一般要發(fā)生多次碰撞，相互作用勢(shì)最大值為20eV左右，并隨著碰撞次數(shù)的增加逐漸減小，作用時(shí)間一般在100fs左右，這種碰撞在晶體的非晶化過(guò)程中起了主要的作用。對(duì)氬離子垂直入射硅晶體表面導(dǎo)致其達(dá)到穩(wěn)定的非晶態(tài)過(guò)程行了模擬，結(jié)果表明晶體非晶化區(qū)域的縱向深度與能量較低(20-200eV)的入射離子基本成線性關(guān)系。低角度入射情況下，對(duì)離子的散射軌跡進(jìn)行了

3、詳細(xì)的分析，離子的散射過(guò)程歸結(jié)為離子與表面原子發(fā)生的一系列獨(dú)立碰撞的累積作用，并在此基礎(chǔ)上分析了以離子的散射極角、散射方位角、能量的損失為函數(shù)的散射強(qiáng)度分布分布。 其次，應(yīng)用基于蒙特卡諾方法的SRIM程序?qū)e<'+>、Ar<'+>、Xe<'+>轟擊SiC的微觀過(guò)程進(jìn)行了模擬。對(duì)不同能量(100-500eV)以及不同角度(0-85<'0>度)下He<'+>、Ar<'+>、Xe<'+>轟擊SiC引起的濺射率、濺射原子分布、濺射原子

4、能量以及入射離子在SiC中的分布情況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，對(duì)于原子量較小的He<'+>入射SiC所引起的濺射，主要是由進(jìn)入表面之下的背散射離子產(chǎn)生的碰撞級(jí)聯(lián)造成，濺射原子具有較高的能量，離子在SiC中有較廣的分布；原子量較大的Ar<'+>、Xe<'+>入射所引起的濺射，主要是由進(jìn)入SiC內(nèi)部的離子直接產(chǎn)生的碰撞級(jí)聯(lián)產(chǎn)生，濺射原子的能量相對(duì)較低，離子在SiC中分布范圍相對(duì)較小。隨著離子入射角度的逐漸增加，SiC的濺射率逐漸增加，在70°左