離子束轟擊Si及SiC的計算機模擬.pdf

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

2、撞，相互作用勢能一般在40eV左右，作用時間在20-30fs之間；Ar<'+>對原子間隙的轟擊一般要發(fā)生多次碰撞，相互作用勢最大值為20eV左右，并隨著碰撞次數(shù)的增加逐漸減小，作用時間一般在100fs左右，這種碰撞在晶體的非晶化過程中起了主要的作用。對氬離子垂直入射硅晶體表面導致其達到穩(wěn)定的非晶態(tài)過程行了模擬，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，對離子的散射軌跡進行了

3、詳細的分析，離子的散射過程歸結(jié)為離子與表面原子發(fā)生的一系列獨立碰撞的累積作用，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)的散射強度分布分布。 其次，應用基于蒙特卡諾方法的SRIM程序?qū)e<'+>、Ar<'+>、Xe<'+>轟擊SiC的微觀過程進行了模擬。對不同能量(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中的分布情況進行了分析。結(jié)果表明，對于原子量較小的He<'+>入射SiC所引起的濺射，主要是由進入表面之下的背散射離子產(chǎn)生的碰撞級聯(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，主要是由進入SiC內(nèi)部的離子直接產(chǎn)生的碰撞級聯(lián)產(chǎn)生，濺射原子的能量相對較低，離子在SiC中分布范圍相對較小。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