| 【中文题名】 | 精确模拟低能离子注入分子动力学方法的技术研究 |
| 【英文题名】 | Precise Simulation on Low Energy Ion Implantation with Molecular Dynamic Approach |
| 【学科专业】 | 微电子学与固体电子学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-6-6 |
| 【中关键词】 | 离子注入,分子动力学,核阻止,非弹性能量损失,ZBL,Born-Mayer |
| 【英关键词】 | Ion Implantation,Molecular Dynamics,Nuclear Stopping,Inelastic Energy Loss,ZBL,Born-Mayer, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>半导体技术>一般性问题>半导体二极管>二极管：按形式分 |
| 【论文摘要】 | 低能离子注入随着器件尺寸的逐渐缩小已经变成了当前工艺研究的热点，如何制造出性能优异的超浅p-n结是工艺中的一道技术难题．与之伴随的则是计算机工艺模拟的发展。一个好的模拟工具常常可以为实验做出指导，本论文的工作也集中在开发一个好的低能离子注入模拟器。
低能离子注入与高能离子注入相比面临着更多的问题。当注入能量变得与靶原子相互作用能可以相比时，我们必须要考虑多个原子间的相互作用，传统的两体碰撞近似方法已经不再适用，我们因此转向了具有更为精细的物理意义的分子动力学方法。由于分子动力学方法所需的大量计算在我们当前的计算条件下仍然很难满足，因此我们吸收它的核心思想，在大量的模拟验证之后，采用了反冲作用近似，忽略靶原子间的相互作用，模拟结果并没有带来太大的误差，但计算效率却大为提高。为了进一步提高计算效率和模拟的精确度，我们引入了稀有事件算法。大量的物理近似和加速算法的引入使我们的低能离子注入模拟程序LEACS不但可以获得合理准确的结果，而且在当前的计算条件下是切实可行的。
LEACS程序包含了级联碰撞的考虑，它使我们可以模拟注入后的损伤分布，得到各种缺陷的信息，为后续的退火模拟提供合理的初始... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-8 |
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引言 |
8-10 |
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第一章 离子注入的原子级模拟方法 |
10-20 |
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§1.1、两体碰撞近似(蒙特卡罗方法) |
10-16 |
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1.1.1 两体碰撞 |
10-13 |
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1.1.2 离子注入过程的模拟 |
13-15 |
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1.1.3 模拟多个原子同时碰撞 |
15-16 |
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§1.2、分子动力学方法 |
16-20 |
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第二章 原子间碰撞的能量损失机制 |
20-32 |
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§2.1、弹性碰撞的能量损失 |
20-24 |
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2.1.1 库仑屏蔽势函数 |
20-22 |
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2.1.2 BORN-MAYER势函数 |
22-24 |
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§2.2、非弹性碰撞的能量损失 |
24-28 |
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2.2.1 FIRSOV局域非弹性碰撞的能量损失模型 |
24-25 |
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2.2.2 LINDHARD非弹性碰撞的能量损失模型 |
25-26 |
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2.2.3 BK非弹性碰撞能量损失模型 |
26-28 |
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§2.3、靶原子间多体相互作用 |
28-32 |
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第三章 LEACS中采取的优化算法及相关物理近似 |
32-48 |
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§3.1、反冲原子近似 |
32-33 |
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§3.2、域跟随更新算法 |
33-34 |
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§3.3、双近邻原子列表方法 |
34-36 |
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§3.4、轨迹分裂和稀有事件算法 |
36-39 |
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§3.5、经典力学方程的求解算法 |
39-41 |
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§3.6、加速度的求解 |
41-42 |
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§3.7、模拟的时间步长 |
42-43 |
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§3.8、晶格自身振动的考虑 |
43-44 |
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§3.9、级联碰撞及损伤积累 |
44-46 |
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§3.10、空位和间隙原子识别 |
46-47 |
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§3.11、表面非晶层多层靶的模拟 |
47-48 |
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第四章 低能离子注入模拟程序LEACS |
48-56 |
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§4.1、程序流程 |
48-51 |
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§4.2、本地版LEACS |
51-56 |
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第五章 LEACS模拟计算结果与实验数据对比 |
56-70 |
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§5.1、射程分布 |
56-66 |
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5.1.1 电子阻止与非弹性碰撞能量损失 |
56-57 |
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5.1.2 稀有时间算法的优势 |
57-58 |
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5.1.3 靶原子间相互作用的影响 |
58-60 |
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5.1.4 离子注入实验比较 |
60-66 |
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§5.2、级联损伤 |
66-70 |
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5.2.1 剂量效应对射程分布的影响 |
66-67 |
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5.2.2 损伤分布 |
67-70 |
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结论 |
70-71 |
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致谢 |
71-72 |
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参考文献 |
72-75 |
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附录 |
75-79 |
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附录A DMOL势函数 |
75-79 |
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附录B 硅原子的HARTREE-FOCK电荷密度分布 |
79 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.344497 |
