posic/talks/seminar_2008.tex

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  48
  49 \begin{document}
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  71
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  77
  78 % topic
  79
  80 \begin{slide}
  81 \begin{center}
  82
  83  \vspace{16pt}
  84
  85  {\LARGE\bf
  86   Molekulardynamische Untersuchung\\
  87   zum SiC-Ausscheidungsvorgang
  88  }
  89
  90  \vspace{48pt}
  91
  92  \textsc{F. Zirkelbach}
  93
  94  \vspace{48pt}
  95
  96  Lehrstuhlseminar
  97
  98  \vspace{08pt}
  99
 100  20. November 2008
 101
 102 \end{center}
 103 \end{slide}
 104
 105 % contents
 106
 107 \begin{slide}
 108
 109 {\large\bf
 110  Gliederung
 111 }
 112
 113  \begin{itemize}
 114   \item Motivation
 115   \item SiC-Ausscheidungsvorgang
 116   \item Simulation
 117         \begin{itemize}
 118          \item Details der MD-Simulation
 119          \item Zwischengitter-Konfigurationen
 120          \item Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 121          \item SiC-Ausscheidungen in Si
 122         \end{itemize}
 123   \item Zusammenfassung und Ausblick
 124  \end{itemize}
 125
 126 \end{slide}
 127
 128 % start of contents
 129
 130 \begin{slide}
 131
 132  {\large\bf
 133   Motivation
 134  }
 135
 136  {\small
 137
 138  Eigenschaften von SiC:
 139
 140  \begin{itemize}
 141   \item gro"se Bandl"ucke (3C: 2.39 eV, 4H: 3.28 eV, 6H: 3.03 eV)
 142   \item hohe mechanische Stabilit"at
 143   \item gute Ladungstr"agermobilit"at
 144   \item hohe S"attigungselektronendriftgeschwindigkeit
 145   \item hohe Durchbruchfeldst"arke
 146   \item chemisch inerte Substanz
 147   \item hohe thermische Leitf"ahigkeit und Stabilit"at
 148   \item geringer Neutroneneinfangquerschnitt
 149   \item strahlungsresistent
 150  \end{itemize}
 151
 152  Anwendungen:
 153
 154  \begin{itemize}
 155   \item Hochfrequenz-, Hochtemperatur- und Hochleistungsbauelemente
 156   \item Optoelektronik (blaue LEDs), Sensoren
 157   \item Kandidat f"ur Tr"ager und W"ande in Fusionsreaktoren
 158   \item Luft- und Raumfahrtindustrie, Milit"ar
 159   \item Micro-Electro-Mechanical System (MEMS)
 160  \end{itemize}
 161
 162  }
 163
 164  \begin{picture}(0,0)(-255,-125)
 165   \includegraphics[width=4cm]{sic_wechselrichter_ise.eps}
 166  \end{picture}
 167  \begin{picture}(0,0)(-251,-115)
 168   \begin{minipage}{4cm}
 169   {\tiny DLR ISE: Inverter, $E=98.5\%$}
 170   \end{minipage}
 171  \end{picture}
 172
 173 \end{slide}
 174
 175 \begin{slide}
 176
 177  {\large\bf
 178   Motivation
 179  }
 180
 181  \vspace{4pt}
 182
 183  SiC - \emph{Born from the stars, perfected on earth.}
 184
 185  \vspace{4pt}
 186
 187  Herstellung d"unner SiC-Filme:
 188  \begin{itemize}
 189   \item modifizierter Lely-Prozess
 190         \begin{itemize}
 191          \item Impfkristall mit $T=2200 \, ^{\circ} \text{C}$
 192          \item umgeben von polykristallinen SiC mit
 193                $T=2400 \, ^{\circ} \text{C}$
 194         \end{itemize}
 195   \item CVD Homoepitaxie
 196         \begin{itemize}
 197          \item 'step controlled epitaxy' auf 6H-SiC-Substrat
 198          \item C$_3$H$_8$/SiH$_4$/H$_2$ bei $1500 \, ^{\circ} \text{C}$
 199          \item Winkel $\rightarrow$ 3C/6H/4H-SiC
 200          \item hohe Qualit"at aber limitiert durch\\
 201                Substratgr"o"se
 202         \end{itemize}
 203   \item CVD/MBE Heteroepitaxie von 3C-SiC auf Si
 204         \begin{itemize}
 205          \item 2 Schritte: Karbonisierung und Wachstum
 206          \item $T=650-1050 \, ^{\circ} \text{C}$
 207          \item Qualit"at/Gr"o"se noch nicht ausreichend
 208         \end{itemize}
 209  \end{itemize}
 210
 211  \begin{picture}(0,0)(-245,-50)
 212   \includegraphics[width=5cm]{6h-sic_3c-sic.eps}
 213  \end{picture}
 214  \begin{picture}(0,0)(-240,-35)
 215   \begin{minipage}{5cm}
 216   {\scriptsize
 217    NASA: 6H-SiC LED und 3C-SiC LED\\[-6pt]
 218    nebeneinander auf 6H-SiC-Substrat
 219   }
 220   \end{minipage}
 221  \end{picture}
 222
 223 \end{slide}
 224
 225 \begin{slide}
 226
 227  {\large\bf
 228   Motivation
 229  }
 230
 231  \vspace{8pt}
 232
 233  3C-SiC (\foreignlanguage{greek}{b}-SiC) /
 234  6H-SiC (\foreignlanguage{greek}{a}-SiC)
 235  \begin{itemize}
 236   \item h"ohere Ladungstr"agerbeweglichkeit in \foreignlanguage{greek}{b}-SiC
 237   \item h"ohere Durchbruchfeldst"arke in \foreignlanguage{greek}{b}-SiC
 238   \item Micropipes (makroskopischer Bereich an Fehlstellen bis hin zur
 239         Oberfl"ache) entlang c-Richtung
 240         bei \foreignlanguage{greek}{a}-SiC
 241   \item gro"sfl"achige epitaktische \foreignlanguage{greek}{a}-SiC-Herstellung
 242         sehr viel weiter fortgeschritten verglichen mit der von 3C-SiC
 243  \end{itemize}
 244
 245  \vspace{16pt}
 246
 247  {\color{blue}
 248  \begin{center}
 249   Genaues Verst"andnis des 3C-SiC-Ausscheidungsvorgangs\\
 250   $\Downarrow$\\
 251   Grundlage f"ur technologischen Fortschritt in 3C-SiC-D"unnschichtherstellung
 252  \end{center}
 253  }
 254
 255  \vspace{16pt}
 256
 257  Grundlage zur Vermeidung von SiC-Ausscheidungen in
 258  $\text{Si}_{\text{1-y}}\text{C}_{\text{y}}$ Legierungen
 259
 260  \begin{itemize}
 261   \item Ma"sschneidern der elektronischen Eigenschaften von Si
 262   \item gestreckte Heterostrukturen
 263  \end{itemize}
 264
 265 \end{slide}
 266
 267 \begin{slide}
 268
 269  {\large\bf
 270   Motivation
 271  }
 272
 273  Die Alternative: Ionenstrahlsynthese
 274
 275  {\small
 276
 277  \begin{itemize}
 278   \item Implantation 1:
 279         180 keV C$^+\rightarrow$ FZ-Si(100),
 280         $D=7.9 \times 10^{17}$ cm$^{-2}$,
 281         $T_{\text{i}}=500 \, ^{\circ} \text{C}$\\
 282         epitaktisch orientierte 3C-SiC Ausscheidungen
 283         in kastenf"ormigen Bereich,\\
 284         eingeschlossen in a-Si:C
 285   \item Implantation 2:
 286         180 keV C$^+\rightarrow$ FZ-Si(100),
 287         $D=0.6 \times 10^{17}$ cm$^{-2}$,
 288         $T_{\text{i}}=250 \, ^{\circ} \text{C}$\\
 289         Zerst"orung einzelner SiC Ausscheidungen
 290         in gr"o"ser werdenden amorphen Grenzschichten
 291   \item Tempern:
 292         $T=1250 \, ^{\circ} \text{C}$, $t=10\text{ h}$\\
 293         Homogene st"ochiometrische 3C-SiC Schicht mit
 294         scharfen Grenzfl"achen
 295  \end{itemize}
 296
 297  \begin{minipage}{6.3cm}
 298  \includegraphics[width=6.3cm]{ibs_3c-sic.eps}
 299  \end{minipage}
 300  \hspace*{0.2cm}
 301  \begin{minipage}{6.5cm}
 302  \vspace*{2.3cm}
 303  {\scriptsize
 304  Querschnitts-TEM-Aufnahme einer einkristallinen vergrabenen
 305  3C-SiC-Schicht.\\
 306  (a) Hellfeldaufnahme\\
 307  (b) 3C-SiC(111) Dunkelfeldaufnahme\\
 308  }
 309  \end{minipage}
 310
 311  \vspace{0.2cm}
 312
 313  Entscheidende Parameter: Dosis und Implantationstemperatur
 314
 315 }
 316
 317 \end{slide}
 318
 319 \begin{slide}
 320
 321  {\large\bf
 322   SiC-Ausscheidungsvorgang
 323  }
 324
 325  \vspace{8pt}
 326
 327  {\bf Kristallstruktur und Einheitszelle:}
 328  \begin{itemize}
 329    \item kristallines Silizium (c-Si): Diamantstruktur\\
 330          ${\color{si-yellow}\bullet}$ und ${\color{gray}\bullet}$
 331          $\leftarrow$ Si-Atome
 332    \item kubisches SiC (3C-SiC): Zinkblende-Struktur\\
 333          ${\color{si-yellow}\bullet} \leftarrow$ Si-Atome\\
 334          ${\color{gray}\bullet} \leftarrow$ C-Atome
 335  \end{itemize}
 336  \vspace{8pt}
 337  \begin{minipage}{8cm}
 338  {\bf Gitterkonstanten:}
 339  \[
 340  4a_{\text{c-Si}}\approx5a_{\text{3C-SiC}}
 341  \]
 342  {\bf Siliziumdichten:}
 343  \[
 344  \frac{n_{\text{3C-SiC}}}{n_{\text{c-Si}}}=97,66\,\%
 345  \]
 346  \end{minipage}
 347  \begin{minipage}{5cm}
 348    \includegraphics[width=5cm]{sic_unit_cell.eps}
 349  \end{minipage}
 350
 351 \end{slide}
 352
 353 \begin{slide}
 354
 355  {\large\bf
 356   SiC-Ausscheidungsvorgang
 357  }
 358
 359  Hochaufl"osungs-TEM:\\[-0.5cm]
 360
 361  \begin{minipage}{3.3cm}
 362  \includegraphics[width=3.3cm]{tem_c-si-db.eps}
 363  \end{minipage}
 364  \begin{minipage}{9cm}
 365   Bereich oberhalb des Implantationsmaximums\\
 366   Wolkenstruktur "uberlagert auf ungest"orten Si-Muster\\
 367   $\rightarrow$ C-Si Dumbbells
 368  \end{minipage}
 369  \begin{minipage}{3.3cm}
 370  \includegraphics[width=3.3cm]{tem_3c-sic.eps}
 371  \end{minipage}
 372  \begin{minipage}{9cm}
 373   Bereich um das Implantationsmaximum\\
 374   Moir\'e-Kontrast-Muster\\
 375   $\rightarrow$ inkoh"arente 3C-SiC-Ausscheidungen in c-Si-Matrix
 376  \end{minipage}
 377
 378 \end{slide}
 379
 380 \begin{slide}
 381
 382  {\large\bf
 383   SiC-Ausscheidungsvorgang
 384  }
 385
 386  \small
 387
 388  \vspace{6pt}
 389
 390  Vermuteter 3C-SiC-Ausscheidungsvorgang in c-Si:
 391
 392  \vspace{8pt}
 393
 394  \begin{minipage}{3.8cm}
 395  \includegraphics[width=3.7cm]{sic_prec_seq_01.eps}
 396  \end{minipage}
 397  \hspace{0.6cm}
 398  \begin{minipage}{3.8cm}
 399  \includegraphics[width=3.7cm]{sic_prec_seq_02.eps}
 400  \end{minipage}
 401  \hspace{0.6cm}
 402  \begin{minipage}{3.8cm}
 403  \includegraphics[width=3.7cm]{sic_prec_seq_03.eps}
 404  \end{minipage}
 405
 406  \vspace{8pt}
 407
 408  \begin{minipage}{3.8cm}
 409  Bildung von C-Si Dumbbells auf regul"aren c-Si Gitterpl"atzen
 410  \end{minipage}
 411  \hspace{0.6cm}
 412  \begin{minipage}{3.8cm}
 413  Anh"aufung hin zu gro"sen Clustern (Embryos)\\
 414  \end{minipage}
 415  \hspace{0.6cm}
 416  \begin{minipage}{3.8cm}
 417  Ausscheidung von 3C-SiC + Erzeugung von Si-Zwischengitteratomen
 418  \end{minipage}
 419
 420  \vspace{12pt}
 421
 422  Aus experimentellen Untersuchungen:
 423  \begin{itemize}
 424   \item kritischer Durchmesser einer Ausscheidung: 4 - 5 nm
 425   \item gleiche Orientierung der c-Si and 3C-SiC (hkl)-Ebenen
 426  \end{itemize}
 427
 428 \end{slide}
 429
 430 \begin{slide}
 431
 432  {\large\bf
 433   Details der MD-Simulation
 434  }
 435
 436  \vspace{12pt}
 437  \small
 438
 439  {\bf MD-Grundlagen:}
 440  \begin{itemize}
 441   \item Mikroskopische Beschreibung eines N-Teilchensystems
 442   \item Analytisches Wechselwirkungspotential
 443   \item Numerische Integration der Newtonschen Bewegungsgleichung\\
 444         als Propagationsvorschrift im 6N-dimensionalen Phasenraum
 445   \item Observablen sind die Zeit- und/oder Ensemblemittelwerte
 446  \end{itemize}
 447  {\bf Details der Simulation:}
 448  \begin{itemize}
 449   \item Integration: Velocity Verlet, Zeitschritt: $1\text{ fs}$
 450   \item Ensemble: NpT, isothermal-isobares Ensemble
 451         \begin{itemize}
 452          \item Berendsen Thermostat:
 453                $\tau_{\text{T}}=100\text{ fs}$
 454          \item Berendsen Barostat:\\
 455                $\tau_{\text{P}}=100\text{ fs}$,
 456                $\beta^{-1}=100\text{ GPa}$
 457         \end{itemize}
 458   \item Potential: Tersoff-"ahnliches 'bond order' Potential
 459   \vspace*{12pt}
 460         \[
 461         E = \frac{1}{2} \sum_{i \neq j} \pot_{ij}, \quad
 462         \pot_{ij} = f_C(r_{ij}) \left[ f_R(r_{ij}) + b_{ij} f_A(r_{ij}) \right]
 463         \]
 464  \end{itemize}
 465
 466  \begin{picture}(0,0)(-230,-30)
 467   \includegraphics[width=5cm]{tersoff_angle.eps}
 468  \end{picture}
 469
 470 \end{slide}
 471
 472 \begin{slide}
 473
 474  {\large\bf
 475   Zwischengitter-Konfigurationen
 476  }
 477
 478  \vspace{8pt}
 479
 480  Simulationssequenz:\\
 481
 482  \vspace{8pt}
 483
 484  \begin{pspicture}(0,0)(7,8)
 485   \rput(3.5,7){\rnode{init}{\psframebox[fillstyle=solid,fillcolor=hb]{
 486    \parbox{7cm}{
 487    \begin{itemize}
 488     \item initiale Konfiguration:\\
 489           $9\times9\times9$ Einheitszellen c-Si
 490     \item periodische Randbedingungen
 491     \item $T=0\text{ K}$, $p=0\text{ bar}$
 492    \end{itemize}
 493   }}}}
 494 \rput(3.5,3.5){\rnode{insert}{\psframebox{
 495  \parbox{7cm}{
 496   Einf"ugen der C/Si Atome:
 497   \begin{itemize}
 498    \item $(0,0,0)$ $\rightarrow$ {\color{red}tetraedrisch}
 499          (${\color{red}\triangleleft}$)
 500    \item $(-1/8,-1/8,1/8)$ $\rightarrow$ {\color{green}hexagonal}
 501          (${\color{green}\triangleright}$)
 502    \item $(-1/8,-1/8,-1/4)$, $(-1/4,-1/4,-1/4)$\\
 503          $\rightarrow$ {\color{magenta}110 Dumbbell}
 504          (${\color{magenta}\Box}$,$\circ$)
 505    \item zuf"allige Position (Minimalabstand)
 506   \end{itemize}
 507   }}}}
 508   \rput(3.5,1){\rnode{cool}{\psframebox[fillstyle=solid,fillcolor=lbb]{
 509    \parbox{3.5cm}{
 510    Relaxation ($>2$ ps)
 511   }}}}
 512   \ncline[]{->}{init}{insert}
 513   \ncline[]{->}{insert}{cool}
 514  \end{pspicture}
 515
 516  \begin{picture}(0,0)(-210,-45)
 517   \includegraphics[width=6cm]{unit_cell_s.eps}
 518  \end{picture}
 519
 520 \end{slide}
 521
 522 \begin{slide}
 523
 524  {\large\bf
 525   Zwischengitter-Konfigurationen
 526  }
 527
 528  \small
 529
 530  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 531  \underline{Tetraedrisch}\\
 532  $E_f=3.41$ eV\\
 533  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_tetra_0.eps}
 534  \end{minipage}
 535  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 536  \underline{110 Dumbbell}\\
 537  $E_f=4.39$ eV\\
 538  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_dumbbell_0.eps}
 539  \end{minipage}
 540  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 541  \underline{Hexagonal} \hspace{4pt}
 542  \href{../video/si_self_int_hexa.avi}{$\rhd$}\\
 543  $E_f^{\star}\approx4.48$ eV (nicht stabil!)\\
 544  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_hexa_0.eps}
 545  \end{minipage}
 546
 547  \underline{zuf"allige Positionen}
 548
 549  \begin{minipage}{4.3cm}
 550  $E_f=3.97$ eV\\
 551  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_rand_397_0.eps}
 552  \end{minipage}
 553  \begin{minipage}{4.3cm}
 554  $E_f=3.75$ eV\\
 555  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_rand_375_0.eps}
 556  \end{minipage}
 557  \begin{minipage}{4.3cm}
 558  $E_f=3.56$ eV\\
 559  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_rand_356_0.eps}
 560  \end{minipage}
 561
 562 \end{slide}
 563
 564 \begin{slide}
 565
 566  {\large\bf
 567   Zwischengitter-Konfigurationen
 568  }
 569
 570  \small
 571
 572  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 573  \underline{Tetraedrisch}\\
 574  $E_f=2.67$ eV\\
 575  \includegraphics[width=3.8cm]{c_in_si_int_tetra_0.eps}
 576  \end{minipage}
 577  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 578  \underline{110 Dumbbell}\\
 579  $E_f=1.76$ eV\\
 580  \includegraphics[width=3.8cm]{c_in_si_int_dumbbell_0.eps}
 581  \end{minipage}
 582  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 583  \underline{Hexagonal} \hspace{4pt}
 584  \href{../video/c_in_si_int_hexa.avi}{$\rhd$}\\
 585  $E_f^{\star}\approx5.6$ eV (nicht stabil!)\\
 586  \includegraphics[width=3.8cm]{c_in_si_int_hexa_0.eps}
 587  \end{minipage}
 588
 589  \underline{zuf"allige Positionen}
 590
 591  \footnotesize
 592
 593 \begin{minipage}[t]{3.3cm}
 594    $E_f=0.47$ eV\\
 595    \includegraphics[width=3.3cm]{c_in_si_int_001db_0.eps}
 596    \begin{picture}(0,0)(-15,-3)
 597     100 Dumbbell
 598    \end{picture}
 599 \end{minipage}
 600 \begin{minipage}[t]{3.3cm}
 601    $E_f=1.62$ eV\\
 602    \includegraphics[width=3.2cm]{c_in_si_int_rand_162_0.eps}
 603 \end{minipage}
 604 \begin{minipage}[t]{3.3cm}
 605    $E_f=2.39$ eV\\
 606    \includegraphics[width=3.1cm]{c_in_si_int_rand_239_0.eps}
 607 \end{minipage}
 608 \begin{minipage}[t]{3.0cm}
 609    $E_f=3.41$ eV\\
 610    \includegraphics[width=3.3cm]{c_in_si_int_rand_341_0.eps}
 611 \end{minipage}
 612
 613 \end{slide}
 614
 615 \begin{slide}
 616
 617  {\large\bf
 618   Zwischengitter-Konfigurationen
 619  }
 620
 621  Das 100 Dumbbell
 622
 623  \vspace{8pt}
 624
 625  \small
 626
 627  \begin{minipage}{5.5cm}
 628  \begin{itemize}
 629   \item $E_f=0.47$ eV
 630   \item sehr h"aufig beobachtet
 631   \item energetisch g"unstigste\\ Konfiguration
 632   \item experimentelle und theoretische Hinweise
 633         f"ur die Existenz dieser Konfiguration
 634  \end{itemize}
 635  \includegraphics[width=5.6cm]{c_in_si_100.ps}
 636  \end{minipage}
 637  \begin{minipage}{7cm}
 638  \includegraphics[width=8cm]{100-c-si-db_s.eps}
 639  \end{minipage}
 640
 641 \end{slide}
 642
 643 \begin{slide}
 644
 645  {\large\bf
 646   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 647  }
 648
 649  \small
 650
 651  \vspace{8pt}
 652
 653  Simulationssequenz:\\
 654
 655  \vspace{8pt}
 656
 657  \begin{pspicture}(0,0)(12,8)
 658   % nodes
 659   \rput(3.5,7.0){\rnode{init}{\psframebox[fillstyle=solid,fillcolor=hb]{
 660    \parbox{7cm}{
 661    \begin{itemize}
 662     \item initiale Konfiguration:\\
 663           $31\times31\times31$ c-Si Einheitszellen
 664     \item periodsche Randbedingungen
 665     \item $T=450\, ^{\circ}\text{C}$, $p=0\text{ bar}$
 666     \item "Aquilibrierung von $E_{\text{kin}}$ and $E_{\text{pot}}$
 667    \end{itemize}
 668   }}}}
 669   \rput(3.5,3.2){\rnode{insert}{\psframebox[fillstyle=solid,fillcolor=lachs]{
 670    \parbox{7cm}{
 671    Einf"ugen von 6000 C-Atomen\\
 672    bei konstanter Temperatur
 673    \begin{itemize}
 674     \item gesamte Simulationsvolumen {\pnode{in1}}
 675     \item Volumen einer minimalen SiC-Ausscheidung {\pnode{in2}}
 676     \item Bereich der ben"otigten Si-Atome {\pnode{in3}}
 677    \end{itemize}
 678   }}}}
 679   \rput(3.5,1){\rnode{cool}{\psframebox[fillstyle=solid,fillcolor=lbb]{
 680    \parbox{5.0cm}{
 681    Nach 100 ps abk"uhlen auf $20\, ^{\circ}\textrm{C}$
 682   }}}}
 683   \ncline[]{->}{init}{insert}
 684   \ncline[]{->}{insert}{cool}
 685   \psframe[fillstyle=solid,fillcolor=white](7.5,1.8)(13.5,7.8)
 686   \rput(7.8,7.6){\footnotesize $V_1$}
 687   \psframe[fillstyle=solid,fillcolor=lightgray](9,3.3)(12,6.3)
 688   \rput(9.2,6.15){\tiny $V_2$}
 689   \psframe[fillstyle=solid,fillcolor=gray](9.25,3.55)(11.75,6.05)
 690   \rput(9.55,5.85){\footnotesize $V_3$}
 691   \rput(7.9,4.2){\pnode{ins1}}
 692   \rput(9.22,3.5){\pnode{ins2}}
 693   \rput(11.0,3.8){\pnode{ins3}}
 694   \ncline[]{->}{in1}{ins1}
 695   \ncline[]{->}{in2}{ins2}
 696   \ncline[]{->}{in3}{ins3}
 697  \end{pspicture}
 698
 699 \end{slide}
 700
 701 \begin{slide}
 702
 703  {\large\bf
 704   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 705  }
 706
 707  \includegraphics[width=6.3cm]{pc_si-c_c-c.eps}
 708  \includegraphics[width=6.3cm]{pc_si-si.eps}
 709
 710  \vspace{-0.1cm}
 711
 712  \footnotesize
 713  \underline{C-C, 0.15 nm}:\\
 714  NN-Abstand in Graphit/Diamant\\
 715  $\Rightarrow$ starke C-C Bindungen bei hohen Konz.\\
 716  \underline{Si-C, 0.19 nm}:\\
 717  NN-Abstand in 3C-SiC\\
 718  \underline{C-C, 0.31 nm}:\\
 719  C-C Abstand in 3C-SiC\\
 720  verkettete, verschieden orientierte 100 C-Si DBs\\
 721  \underline{Si-Si, $\sim$ 0.31 nm}:\\
 722  g(r) erh"oht, Si-Si in 3C-SiC\\
 723  Intervall entspricht C-C Peakbreite\\
 724  Abfall bei regul"aren Abst"anden
 725
 726  \begin{picture}(0,0)(-175,-40)
 727  \includegraphics[width=4.0cm]{conc_100_c-si-db_02.eps}
 728  \end{picture}
 729  \begin{picture}(0,0)(-278,-10)
 730  \includegraphics[width=4.0cm]{conc_100_c-si-db_01.eps}
 731  \end{picture}
 732
 733  \end{slide}
 734
 735  \begin{slide}
 736
 737  {\large\bf
 738   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 739  }
 740
 741  \includegraphics[width=6.3cm]{pc_si-c_c-c.eps}
 742  \includegraphics[width=6.3cm]{c_in_si_100.ps}
 743
 744  \footnotesize
 745
 746  \underline{Niedrige C-Konzentration ($V_1$)}:
 747  100 Dumbbell-Konfiguration\\
 748  dehnt Si-Si NN-Abstand auf 0.3 nm\\
 749  Beitrag zum Si-C Peak bei 0.19 nm\\
 750  erkl"art weitere Si-C Peaks (gestrichelte Linien)\\
 751  $\Rightarrow$ C-Atome als erstes im erwarteten 3C-SiC-Abstand\\
 752  \underline{Hohe C-Konzentration ($V_2$ und $V_3$)}:\\
 753  Gro"se Anzahl an Defekten/Sch"adigung erzeugt\\
 754  Fast nur kurzreichweitige Ordnung erkennbar\\
 755  $\Rightarrow$ Bildung einer amorphen SiC-"ahnlichen Phase\\
 756  $\Rightarrow$ T$\uparrow$ oder t$\uparrow$ f"ur Bildung von 3C-SiC
 757
 758  \begin{picture}(0,0)(-230,-15)
 759  \includegraphics[width=5cm]{a-sic_pc.eps}
 760  \end{picture}
 761  \begin{picture}(0,0)(-240,-5)
 762  \begin{minipage}{5cm}
 763   {\scriptsize
 764   PRB 66, 024106 (2002)\\[-4pt]
 765   F. Gao und W. J. Weber
 766   }
 767  \end{minipage}
 768  \end{picture}
 769
 770 \end{slide}
 771
 772  \begin{slide}
 773
 774  {\large\bf
 775   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 776  }
 777
 778  \footnotesize
 779
 780  Zusammenfassung und Problemstellung:
 781  \begin{itemize}
 782   \item keine 3C-SiC-Ausscheidungen
 783   \item C-Konzentration niedrig:
 784         \begin{itemize}
 785          \item 100 Dumbbell gepr"agte Struktur\\
 786                (entspricht Vermutungen aus IBS Untersuchungen)
 787          \item keine Anh"aufung zu Embryos
 788         \end{itemize}
 789   \item C-Konzentration hoch:
 790         \begin{itemize}
 791          \item Ausbildung von C-C Bindungen
 792                (IBS: C-"Uberdosis behindert C-Umverteilung)
 793          \item amorphes SiC
 794                (C-induzierte Amorphisierung ab einem T-abh"angigen
 795                 Wert der Dosis)
 796         \end{itemize}
 797  \end{itemize}
 798  \vspace{0.2cm}
 799  {\color{blue} Ziel:}
 800  \underline{
 801  Bedingungen finden unter denen 3C-SiC-Ausscheidung stattfindet}\\[0.3cm]
 802  Ans"atze:\\[0.2cm]
 803  \begin{minipage}{7.5cm}
 804  \begin{itemize}
 805   \item H"ohere Temperaturen
 806         \begin{itemize}
 807          \item Temperaturen im Implantationsbereich h"oher
 808          \item H"ohere T statt l"angerer Simulationszeit\\
 809                Arrhenius-Gesetz $\rightarrow$ "Ubergangszeiten
 810         \end{itemize}
 811   \item Variation des Einf"ugevorgangs des Kohlenstoffs
 812         \begin{itemize}
 813          \item minimaler Abstand
 814          \item Zeitpunkt, Geschwindigkeit (Dosisrate)
 815         \end{itemize}
 816  \end{itemize}
 817  \end{minipage}
 818  \begin{minipage}{5.1cm}
 819  \begin{itemize}
 820   \item Modifikation der\\
 821         Kraft/Potentialberechnung
 822         \begin{itemize}
 823          \item C-C cut-off erh"ohen
 824          \item Beitrag aus Ableitung von $f_{\text{C}}$ zur Kraft
 825                weglassen
 826          \\\\
 827         \end{itemize}
 828  \end{itemize}
 829  \end{minipage}
 830
 831 \end{slide}
 832
 833 \begin{slide}
 834
 835  {\large\bf
 836   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 837  }
 838
 839  H"ohere Temperaturen - $V_1$-Simulationen\\
 840  \includegraphics[width=6.3cm]{tot_ba.ps}
 841  \includegraphics[width=6.3cm]{tot_pc.ps}
 842  \small
 843  \begin{minipage}{6.5cm}
 844  \[
 845  \text{\scriptsize Quality}
 846   = \frac{\textrm{\scriptsize Anzahl C mit 4 Bindungen zu Si}}
 847          {\textrm{\scriptsize Gesamtanzahl C}}
 848  \]
 849  \\
 850  \underline{Si-C PCF}:\\
 851  cut-off Artefakt nimmt ab mit T $\uparrow$\\
 852  $2050 \, ^{\circ}\text{C}$ Si-C Peaks
 853  $\rightarrow \text{C}_{\text{S}}$-Si Bindungen\\[0.2cm]
 854  {\color{red} Problem: L"oslichkeit durch hohe T erh"oht}
 855  \end{minipage}
 856
 857  \begin{picture}(0,0)(-175,-2)
 858  \includegraphics[width=4.0cm]{cs-si_01.eps}
 859  \end{picture}
 860  \begin{picture}(0,0)(-278,16)
 861  \includegraphics[width=4.0cm]{cs-si_02.eps}
 862  \end{picture}
 863
 864 \end{slide}
 865
 866 \begin{slide}
 867
 868  {\large\bf
 869   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 870  }
 871
 872  H"ohere Temperaturen - $V_2$-Simulationen\\
 873  \includegraphics[width=6.2cm]{12_pc.ps}
 874  \includegraphics[width=6.2cm]{12_ba.ps}
 875  \includegraphics[width=6.2cm]{12_pc_c-c.ps}
 876  \includegraphics[width=6.2cm]{12_ba_noa.ps}
 877
 878 \end{slide}
 879
 880 \begin{slide}
 881
 882  {\large\bf
 883   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 884  }
 885
 886  H"ohere Temperaturen - Neuer Temperaturfahrplan\\[0.3cm]
 887  \begin{itemize}
 888   \item Einf"ugen der C-Atome bei $1650 \, ^{\circ} \text{C}$
 889   \item Aufw"armen auf $2650 \, ^{\circ} \text{C}$
 890   \item Temperatur f"ur 100 ps halten
 891   \item Abk"uhlen auf $20 \, ^{\circ} \text{C}$
 892  \end{itemize}
 893  \vspace{0.2cm}
 894  \includegraphics[width=6.3cm]{12_anneal_amod.ps}
 895  \includegraphics[width=6.3cm]{12_amod_anneal.ps}
 896
 897 \end{slide}
 898
 899 \begin{slide}
 900
 901  {\large\bf
 902   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 903  }
 904
 905  Variation des Einf"ugevorgangs des Kohlenstoffs
 906
 907  \scriptsize
 908
 909  \begin{minipage}{6.3cm}
 910  \begin{center}
 911  Kritischer Abstand 0.15 nm $\rightarrow$ 0.05 nm\\
 912  \end{center}
 913  \includegraphics[width=5.9cm]{1250_12_cr.ps}
 914  \includegraphics[width=5.9cm]{1250_12_cr_ba.ps}
 915  \end{minipage}
 916  \begin{minipage}{6.3cm}
 917  \begin{center}
 918  Dosisrate: C auf einmal hinzugef"ugt\\
 919  \end{center}
 920  \includegraphics[width=5.9cm]{1250_12_notrelax_pc.ps}
 921  \includegraphics[width=5.9cm]{1250_12_notrelax_ba.ps}
 922  \end{minipage}
 923
 924 \end{slide}
 925
 926 \begin{slide}
 927
 928  {\large\bf
 929   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 930  }
 931
 932  Modifikation der Kraft/Potentialberechnung
 933
 934  \underline{Erh"ohter C-C cut-off}
 935  \begin{center}
 936  \includegraphics[width=6.5cm]{12_pc_c-c_amod.ps}
 937  \end{center}
 938
 939  \underline{Beitrag zur Kraft aus Ableitung von $f_{\text{C}}$ weglassen}
 940  \begin{itemize}
 941   \item System nicht mehr konservativ
 942   \item Energie steigt trotz 'starker' T-Kontrolle
 943  \end{itemize}
 944  $\Rightarrow$ nicht geeignet f"ur Simulationen mit endlicher/hoher Temperatur
 945
 946 \end{slide}
 947
 948 \begin{slide}
 949
 950  {\large\bf
 951   SiC-Ausscheidungen in Si
 952  }
 953
 954  \begin{itemize}
 955   \item $10\times10\times10$ Einheitszellen 3C-SiC
 956   \item Zwei $8\times8\times8$ Einheitszellen Si unter- und oberhalb
 957   \item "Aquilibrierung f"ur 2 ps
 958   \item Einschalten der $T$- und $p$-Kontrolle
 959         ($T=0\text{ K}$, $p=0\text{ bar}$)
 960  \end{itemize}
 961
 962  \vspace*{0.1cm}
 963
 964  Relaxation: \href{../video/sd_sic_in_si_01.avi}{$\rhd$}\\
 965  Spannungen: \href{../video/sd_sic_in_si_01_strain.avi}{$\rhd$}
 966
 967  \vspace*{0.2cm}
 968
 969  \begin{minipage}{5cm}
 970  Initial Konfiguration\\
 971  \includegraphics[width=6cm]{sd_sic_in_si_strain_01.eps}
 972  \end{minipage}
 973  \begin{minipage}{1cm}
 974  $\rightarrow$\\
 975  \end{minipage}
 976  \begin{minipage}{6cm}
 977  Relaxierte Konfiguration\\
 978  \includegraphics[width=6.4cm]{sd_sic_in_si_strain_02.eps}
 979  \end{minipage}
 980
 981
 982 \end{slide}
 983
 984 \begin{slide}
 985
 986  {\large\bf
 987   Zusammenfassung und Ausblick
 988  }
 989
 990 \vspace{8pt}
 991
 992 \begin{itemize}
 993  \item SiC als HL-Bauelemente f"ur Anwendungen unter extremen Bedingungen
 994  \item Schwierigkeiten in der Herstellung d"unner SiC-Schichten
 995  \item Notwendigkeit den 3C-SiC-Ausscheidungsvorgang zu verstehen
 996 \end{itemize}
 997
 998 \vspace{8pt}
 999
1000 \begin{itemize}
1001  \item Zwischengitterkonfigurationen
1002  \item Suche nach SiC-Ausscheidungsbedingungen
1003  \item Untersuchungen an selbst konstruierten 3C-SiC in c-Si
1004 \end{itemize}
1005
1006 \vspace{24pt}
1007
1008 \begin{itemize}
1009  \item Neue Versuche, neue Kombinationen
1010  \item W"armebad koppelt nur an Randatome der Simulationszelle
1011  \item TAD
1012  \item Alternative Potentiale (SW, mod. Tersoff)
1013  \item Weitere Untersuchungen an selbst konstruierten Ausscheidungen
1014 \end{itemize}
1015
1016 \end{slide}
1017
1018 \end{document}
1019