Особенности процесса переноса внедряемых ионов и атомов отдачи при имплантации в твердые тела

• Автор: Шлотцхауер, Геральд
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 148 c. : ил

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ

ГЛАВА I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1* Теория переноса внедряемых ионов и атомов

отдачи при имплантации в твердые тела

1.1.1. Проблема переноса в теории ЛШШ

1.1.2. Решение проблемы переноса в теории каскадов столкновений, на основе, уравнений, типа . . . Больцмана
1.1.3. Методы численного моделирования Монте-Карло и молекулярной динамики в теории.переноса

при ионной имплантации

1.2. Неупругое торможение тяжелых ионов в твердых телах

1.3. Теория упругого торможения внедряемых ионов и атомов отдачи в твердых телах

1.3.1. Потенциал межатомного взаимодействия, определяющий процесс упругого рассеяния
1.3.2. Сечение упругого рассеяния и торможения
1.3.3. ^ - осцилляции, сечений.упругого рассеяния
и торможения
1.4. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2 ОСЦИЯЛЯЦИОННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ СЕЧЕНИЙ УПРУГОГО
ТОРМОЖЕНИЯ И ПАРАМЕТРОВ ПРОБЕГОВ ОТ ПОРЯДКОВОГО
НОМЕРА ВНЕДРЯЕМЫХ ИОНОВ И АТОМОВ ОТДАЧИ ПРИ
НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ИМПЛАНТАЦИИ В ПОЛУПРОВОДНИКИ
2.1. Вывод и метод численного решения уравнения.
переноса, для моментов пространственного распределения внедряемых ионов в однокомпонентных материалах

2.2. Межатомные потенциалы взаимодействия с учетом, структуры электронных оболочек
2.3. Выбор сечений упругого рассеяния и неупругого, торможения
2.4. Параметры пробегов и сечения упругого торможения при низкоэнергетической ионной, имплантации.
в твердые тела
2.5. Выводы
ГЛАВА 3 ПАРАМЕТРЫ ПРОФИЛЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МАТЕРИАЛАХ И ДВУХМЕРНЫЕ ПРОФИЛИ
С БОЛЬШОЙ АСИММЕТРИЕЙ
3.1. Расчет параметров профилей примеси и.выделенной, энергии при ионной, имплантации в.многокомпонентные материалы
3.2. Конструирование двухмерных профилей распределения примеси при ионной имплантации через маску
3.3. Выводы
ГЛАВА 4 ОСОБЕННОСТИ В ХАРАКТЕРИСТИКАХ ВНЕДРЕНИЯ ИОНОВ И
АТОМОВ ОТДАЧИ, ОПИСЫВАЕМЫЕ УРАВНЕНИЯМИ ПЕРЕНОСА БОЛЬЦМАНА, ПРИ ИМПЛАНТАЦИИ В ПОЛУПРОВОДНИКИ
4.1. Теория метода и описание численного алгоритма
4.2. Структура комплекса программ
4.3. Результаты расчетов
4.3.1. Выбор параметров
4.3.2. Расчеты профилей глубинных распределений
ионов
4.3.3. Расчеты распределений атомов отдачи,
вакансий и выделенной энергии
4.4. Перспективы развития метода
4.5. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

В течение двух последних десятилетий исследованиям процессов взаимодействия пучков заряженных частиц различных энергий (от несколько десятков эВ до сотен МэВ)с твердыми телами уделялось большое внимание не только из-за того, что с ними связаны актуальные научные проблемы физики,сами по себе, но и вследствие того, что такие пучки в настоящее время широко применяются в разнообразных технологиях.
Среди этих процессов выделяется процесс внедрения частиц в материалы - так называемая ионная имплантация. Хорошо известно, что имплантация заряженных частиц, главным образом, ионов приводит к существенным изменениям механических, физических (электрических, оптических и т.д.) и химических свойств в приповерхностных областях (до нескольких микрон в глубину) облученного материала.
Такие изменения свойств вещества могут быть полезными или оказывать вредное влияние. Это можно проиллюстрировать следующими несколькими примерами.
Облучение частицами (возникшими вследствие деления ядер или термоядерных процессов в реакторах) материалов стенок реакторов приводит к вредным и опасным изменениям свойств этих материалов. Изменение электрофизических характеристик полупроводников при имплантации пучками ионов (легирование) является важным способом производства элементов микроэлектроники. В оптоэлектронных приборах коэффициенты диффракции оптических волн в приповерхностных слоях можно изменить с помощью ионной имплантации. Пучки легких заряженных частиц (в основном ионы водорода и гелия) применяются в качестве измерительного зонда для исследования структурных нарушений и свойства различных твердых тел. Этот метод, названный

дим к энергии £ , измеренной в безразмерных единицах,
£~ (х/Ь . (2.3.5)
Так как решение уравнения для угла рассеяния (2.3.3) сложно, Линдхардом и др. [хз] были сделаны попытки найти приближенное решение уравнения (2.3.3) в случае малых углов рассеяния.
Рассматривая рассеяние как возмущение, перпендикулярное к направлению движения частицы, можно получить импульсное приближение
V = р- - Р(р) , (2.3.6)
где Р(р) - так называемая функция экранирования для отклонения, содержащая потенциал рассеяния в импульсном приближении; в случае кулоновского потенциала Р(р)
Преобразуя (2.3.6) с учетом (2.3.5), получим
а •
у = — . (2.3.7)
£ • р
Линдхардовская экстраполяция на большие углы состоит в том, что исходя из правильного уравнения для малых отклонений (2.3.7), делается переход к большим углам путем замены 2• *2 $т (-]г)
в (2.3.7). Умножив уравнение (2.3.7) на энергию £ , получим универсальный Линдхардовский параметр рассеяния £*/2 ,
Г»,. (2.3.8)
1 р°
где р0 - произвольная длина.
Уравнение (2.3.8) легко переписывается в виде дифференциала
,,г 2! гГ
С1 (р ро ' ~ и О.2 _ £ И2 J 2<■£

= : а1 - ^ И'"2) ’ |^2 } (2.3.9)