talks/seminar_2008.tex

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  46
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  48
  49 \begin{document}
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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 sp"ate S"attigung der Elektronen-Driftgeschwindigkeit
 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 kohlenfaserverst"arkte SiC-Verbundkeramik
 160  \end{itemize}
 161
 162  }
 163
 164  \begin{picture}(0,0)(-280,-150)
 165   %\includegraphics[width=4cm]{sic_inverter_ise.eps}
 166  \end{picture}
 167
 168  \begin{picture}(0,0)(-280,-20)
 169   %\includegraphics[width=4cm]{cc_sic_brake_dlr.eps}
 170  \end{picture}
 171
 172 \end{slide}
 173
 174 \begin{slide}
 175
 176  {\large\bf
 177   Motivation
 178  }
 179
 180  \vspace{4pt}
 181
 182  SiC - \emph{Born from the stars, perfected on earth.}
 183
 184  \vspace{4pt}
 185
 186  Herstellung d"unner SiC-Filme:
 187  \begin{itemize}
 188   \item modifizierter Lely-Prozess
 189         \begin{itemize}
 190          \item Impfkristall mit $T=2200 \, ^{\circ} \text{C}$
 191          \item umgeben von polykristallinen SiC mit
 192                $T=2400 \, ^{\circ} \text{C}$
 193         \end{itemize}
 194   \item CVD Homoepitaxie
 195         \begin{itemize}
 196          \item 'step controlled epitaxy' auf 6H-SiC-Substrat
 197          \item C$_3$H$_8$/SiH$_4$/H$_2$ bei $1500 \, ^{\circ} \text{C}$
 198          \item Winkel $\rightarrow$ 3C/6H/4H-SiC
 199          \item hohe Qualit"at aber limitiert durch\\
 200                Substratgr"o"se
 201         \end{itemize}
 202   \item CVD/MBE Heteroepitaxie von 3C-SiC auf Si
 203         \begin{itemize}
 204          \item 2 Schritte: Karbonisierung und Wachstum
 205          \item $T=650-1050 \, ^{\circ} \text{C}$
 206          \item Qualit"at/Gr"o"se noch nicht ausreichend
 207         \end{itemize}
 208  \end{itemize}
 209
 210  \begin{picture}(0,0)(-245,-50)
 211   \includegraphics[width=5cm]{6h-sic_3c-sic.eps}
 212  \end{picture}
 213  \begin{picture}(0,0)(-240,-35)
 214   \begin{minipage}{5cm}
 215   {\scriptsize
 216    NASA: 6H-SiC LED und 3C-SiC LED\\[-6pt]
 217    nebeneinander auf 6H-SiC-Substrat
 218   }
 219   \end{minipage}
 220  \end{picture}
 221
 222 \end{slide}
 223
 224 \begin{slide}
 225
 226  {\large\bf
 227   Motivation
 228  }
 229
 230  \vspace{8pt}
 231
 232  3C-SiC (\foreignlanguage{greek}{b}-SiC) /
 233  6H-SiC (\foreignlanguage{greek}{a}-SiC)
 234  \begin{itemize}
 235   \item h"ohere Ladungstr"agerbeweglichkeit in \foreignlanguage{greek}{b}-SiC
 236   \item h"ohere Durchbruchfeldst"arke in \foreignlanguage{greek}{b}-SiC
 237   \item Micropipes (makroskopischer Bereich an Fehlstellen bis hin zur
 238         Oberfl"ache) entlang c-Richtung
 239         bei \foreignlanguage{greek}{a}-SiC
 240   \item gro"sfl"achige epitaktische \foreignlanguage{greek}{a}-SiC-Herstellung
 241         sehr viel weiter fortgeschritten verglichen mit der von 3C-SiC
 242  \end{itemize}
 243
 244  \vspace{16pt}
 245
 246  {\color{blue}
 247  \begin{center}
 248   Genaues Verst"andnis des 3C-SiC-Ausscheidungsvorgangs\\
 249   $\Downarrow$\\
 250   Grundlage f"ur technologischen Fortschritt in 3C-SiC-D"unnschichtherstellung
 251  \end{center}
 252  }
 253
 254  \vspace{16pt}
 255
 256  Grundlage zur Vermeidung von SiC-Ausscheidungen in
 257  $\text{Si}_{\text{1-y}}\text{C}_{\text{y}}$ Legierungen
 258
 259  \begin{itemize}
 260   \item Ma"sschneidern der elektronischen Eigenschaften von Si
 261   \item gestreckte Heterostrukturen
 262  \end{itemize}
 263
 264 \end{slide}
 265
 266 \begin{slide}
 267
 268  {\large\bf
 269   Motivation
 270  }
 271
 272  Die Alternative: Ionenstrahlsynthese
 273
 274  {\small
 275
 276  \begin{itemize}
 277   \item Implantation 1:
 278         180 keV C$^+\rightarrow$ FZ-Si(100),
 279         $D=7.9 \times 10^{17}$ cm$^{-2}$,
 280         $T_{\text{i}}=500 \, ^{\circ} \text{C}$\\
 281         epitaktisch orientierte 3C-SiC Ausscheidungen
 282         in kastenf"ormigen Bereich,\\
 283         eingeschlossen in a-Si:C
 284   \item Implantation 2:
 285         180 keV C$^+\rightarrow$ FZ-Si(100),
 286         $D=0.6 \times 10^{17}$ cm$^{-2}$,
 287         $T_{\text{i}}=250 \, ^{\circ} \text{C}$\\
 288         Zerst"orung einzelner SiC Ausscheidungen
 289         in gr"o"ser werdenden amorphen Grenzschichten
 290   \item Tempern:
 291         $T=1250 \, ^{\circ} \text{C}$, $t=10\text{ h}$\\
 292         Homogene st"ochiometrische 3C-SiC Schicht mit
 293         scharfen Grenzfl"achen
 294  \end{itemize}
 295
 296  \begin{minipage}{6.3cm}
 297  \includegraphics[width=6.3cm]{ibs_3c-sic.eps}
 298  \end{minipage}
 299  \hspace*{0.2cm}
 300  \begin{minipage}{6.5cm}
 301  \vspace*{2.3cm}
 302  {\scriptsize
 303  Querschnitts-TEM-Aufnahme einer einkristallinen vergrabenen
 304  3C-SiC-Schicht.\\
 305  (a) Hellfeldaufnahme\\
 306  (b) 3C-SiC(111) Dunkelfeldaufnahme\\
 307  }
 308  \end{minipage}
 309
 310  \vspace{0.2cm}
 311
 312  Entscheidende Parameter: Dosis und Implantationstemperatur
 313
 314 }
 315
 316 \end{slide}
 317
 318 \begin{slide}
 319
 320  {\large\bf
 321   SiC-Ausscheidungsvorgang
 322  }
 323
 324  \vspace{8pt}
 325
 326  {\bf Kristallstruktur und Einheitszelle:}
 327  \begin{itemize}
 328    \item kristallines Silizium (c-Si): Diamantstruktur\\
 329          ${\color{si-yellow}\bullet}$ und ${\color{gray}\bullet}$
 330          $\leftarrow$ Si-Atome
 331    \item kubisches SiC (3C-SiC): Zinkblende-Struktur\\
 332          ${\color{si-yellow}\bullet} \leftarrow$ Si-Atome\\
 333          ${\color{gray}\bullet} \leftarrow$ C-Atome
 334  \end{itemize}
 335  \vspace{8pt}
 336  \begin{minipage}{8cm}
 337  {\bf Gitterkonstanten:}
 338  \[
 339  4a_{\text{c-Si}}\approx5a_{\text{3C-SiC}}
 340  \]
 341  {\bf Siliziumdichten:}
 342  \[
 343  \frac{n_{\text{3C-SiC}}}{n_{\text{c-Si}}}=97,66\,\%
 344  \]
 345  \end{minipage}
 346  \begin{minipage}{5cm}
 347    \includegraphics[width=5cm]{sic_unit_cell.eps}
 348  \end{minipage}
 349
 350 \end{slide}
 351
 352 \begin{slide}
 353
 354  {\large\bf
 355   SiC-Ausscheidungsvorgang
 356  }
 357
 358  Hochaufl"osungs-TEM:\\[-0.5cm]
 359
 360  \begin{minipage}{3.3cm}
 361  \includegraphics[width=3.3cm]{tem_c-si-db.eps}
 362  \end{minipage}
 363  \begin{minipage}{9cm}
 364   Bereich oberhalb des Implantationsmaximums\\
 365   Wolkenstruktur "uberlagert auf ungest"orten Si-Muster\\
 366   $\rightarrow$ C-Si Dumbbells
 367  \end{minipage}
 368  \begin{minipage}{3.3cm}
 369  \includegraphics[width=3.3cm]{tem_3c-sic.eps}
 370  \end{minipage}
 371  \begin{minipage}{9cm}
 372   Bereich ums Implantationsmaximum\\
 373   Moir\'e-Kontrast-Muster\\
 374   $\rightarrow$ inkoh"arente 3C-SiC-Ausscheidungen in c-Si-Matrix
 375  \end{minipage}
 376
 377 \end{slide}
 378
 379 \begin{slide}
 380
 381  {\large\bf
 382   SiC-Ausscheidungsvorgang
 383  }
 384
 385  \small
 386
 387  \vspace{6pt}
 388
 389  Vermuteter 3C-SiC-Ausscheidungsvorgang in c-Si:
 390
 391  \vspace{8pt}
 392
 393  \begin{minipage}{3.8cm}
 394  \includegraphics[width=3.7cm]{sic_prec_seq_01.eps}
 395  \end{minipage}
 396  \hspace{0.6cm}
 397  \begin{minipage}{3.8cm}
 398  \includegraphics[width=3.7cm]{sic_prec_seq_02.eps}
 399  \end{minipage}
 400  \hspace{0.6cm}
 401  \begin{minipage}{3.8cm}
 402  \includegraphics[width=3.7cm]{sic_prec_seq_03.eps}
 403  \end{minipage}
 404
 405  \vspace{8pt}
 406
 407  \begin{minipage}{3.8cm}
 408  Bildung von C-Si Dumbbells auf regul"aren c-Si Gitterpl"atzen
 409  \end{minipage}
 410  \hspace{0.6cm}
 411  \begin{minipage}{3.8cm}
 412  Anh"aufung hin zu gro"sen Clustern (Embryos)\\
 413  \end{minipage}
 414  \hspace{0.6cm}
 415  \begin{minipage}{3.8cm}
 416  Ausscheidung von 3C-SiC + Erzeugung von Si-Zwischengitteratomen
 417  \end{minipage}
 418
 419  \vspace{12pt}
 420
 421  Aus experimentellen Untersuchungen:
 422  \begin{itemize}
 423   \item kritischer Durchmesser einer Ausscheidung: 4 - 5 nm
 424   \item gleiche Orientierung der c-Si and 3C-SiC (hkl)-Ebenen
 425  \end{itemize}
 426
 427 \end{slide}
 428
 429 \begin{slide}
 430
 431  {\large\bf
 432   Details der MD-Simulation
 433  }
 434
 435  \vspace{12pt}
 436  \small
 437
 438  {\bf MD-Grundlagen:}
 439  \begin{itemize}
 440   \item Mikroskopische Beschreibung eines N-Teilchensystems
 441   \item Analytisches Wechselwirkungspotential
 442   \item Numerische Integration der Newtonschen Bewegungsgleichung\\
 443         als Propagationsvorschrift im 6N-dimensionalen Phasenraum
 444   \item Observablen sind die Zeit- und/oder Ensemblemittelwerte
 445  \end{itemize}
 446  {\bf Details der Simulation:}
 447  \begin{itemize}
 448   \item Integration: Velocity Verlet, Zeitschritt: $1\text{ fs}$
 449   \item Ensemble: NpT, isothermal-isobares Ensemble
 450         \begin{itemize}
 451          \item Berendsen Thermostat:
 452                $\tau_{\text{T}}=100\text{ fs}$
 453          \item Berendsen Barostat:\\
 454                $\tau_{\text{P}}=100\text{ fs}$,
 455                $\beta^{-1}=100\text{ GPa}$
 456         \end{itemize}
 457   \item Potential: Tersoff-"ahnliches 'bond order' Potential
 458   \vspace*{12pt}
 459         \[
 460         E = \frac{1}{2} \sum_{i \neq j} \pot_{ij}, \quad
 461         \pot_{ij} = f_C(r_{ij}) \left[ f_R(r_{ij}) + b_{ij} f_A(r_{ij}) \right]
 462         \]
 463  \end{itemize}
 464
 465  \begin{picture}(0,0)(-230,-30)
 466   \includegraphics[width=5cm]{tersoff_angle.eps}
 467  \end{picture}
 468
 469 \end{slide}
 470
 471 \begin{slide}
 472
 473  {\large\bf
 474   Zwischengitter-Konfigurationen
 475  }
 476
 477  \vspace{8pt}
 478
 479  Simulationssequenz:\\
 480
 481  \vspace{8pt}
 482
 483  \begin{pspicture}(0,0)(7,8)
 484   \rput(3.5,7){\rnode{init}{\psframebox[fillstyle=solid,fillcolor=hb]{
 485    \parbox{7cm}{
 486    \begin{itemize}
 487     \item initiale Konfiguration:\\
 488           $9\times9\times9$ Einheitszellen c-Si
 489     \item periodische Randbedingungen
 490     \item $T=0\text{ K}$, $p=0\text{ bar}$
 491    \end{itemize}
 492   }}}}
 493 \rput(3.5,3.5){\rnode{insert}{\psframebox{
 494  \parbox{7cm}{
 495   Einf"ugen der C/Si Atome:
 496   \begin{itemize}
 497    \item $(0,0,0)$ $\rightarrow$ {\color{red}tetraedrisch}
 498          (${\color{red}\triangleleft}$)
 499    \item $(-1/8,-1/8,1/8)$ $\rightarrow$ {\color{green}hexagonal}
 500          (${\color{green}\triangleright}$)
 501    \item $(-1/8,-1/8,-1/4)$, $(-1/4,-1/4,-1/4)$\\
 502          $\rightarrow$ {\color{magenta}110 Dumbbell}
 503          (${\color{magenta}\Box}$,$\circ$)
 504    \item zuf"allige Position (Minimalabstand)
 505   \end{itemize}
 506   }}}}
 507   \rput(3.5,1){\rnode{cool}{\psframebox[fillstyle=solid,fillcolor=lbb]{
 508    \parbox{3.5cm}{
 509    Relaxation ($>2$ ps)
 510   }}}}
 511   \ncline[]{->}{init}{insert}
 512   \ncline[]{->}{insert}{cool}
 513  \end{pspicture}
 514
 515  \begin{picture}(0,0)(-210,-45)
 516   \includegraphics[width=6cm]{unit_cell_s.eps}
 517  \end{picture}
 518
 519 \end{slide}
 520
 521 \begin{slide}
 522
 523  {\large\bf
 524   Zwischengitter-Konfigurationen
 525  }
 526
 527  \small
 528
 529  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 530  \underline{Tetraedrisch}\\
 531  $E_f=3.41$ eV\\
 532  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_tetra_0.eps}
 533  \end{minipage}
 534  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 535  \underline{110 Dumbbell}\\
 536  $E_f=4.39$ eV\\
 537  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_dumbbell_0.eps}
 538  \end{minipage}
 539  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 540  \underline{Hexagonal} \hspace{4pt}
 541  \href{../video/si_self_int_hexa.avi}{$\rhd$}\\
 542  $E_f^{\star}\approx4.48$ eV (nicht stabil!)\\
 543  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_hexa_0.eps}
 544  \end{minipage}
 545
 546  \underline{zuf"allige Positionen}
 547
 548  \begin{minipage}{4.3cm}
 549  $E_f=3.97$ eV\\
 550  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_rand_397_0.eps}
 551  \end{minipage}
 552  \begin{minipage}{4.3cm}
 553  $E_f=3.75$ eV\\
 554  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_rand_375_0.eps}
 555  \end{minipage}
 556  \begin{minipage}{4.3cm}
 557  $E_f=3.56$ eV\\
 558  \includegraphics[width=3.8cm]{si_self_int_rand_356_0.eps}
 559  \end{minipage}
 560
 561 \end{slide}
 562
 563 \begin{slide}
 564
 565  {\large\bf
 566   Zwischengitter-Konfigurationen
 567  }
 568
 569  \small
 570
 571  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 572  \underline{Tetraedrisch}\\
 573  $E_f=2.67$ eV\\
 574  \includegraphics[width=3.8cm]{c_in_si_int_tetra_0.eps}
 575  \end{minipage}
 576  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 577  \underline{110 Dumbbell}\\
 578  $E_f=1.76$ eV\\
 579  \includegraphics[width=3.8cm]{c_in_si_int_dumbbell_0.eps}
 580  \end{minipage}
 581  \begin{minipage}[t]{4.3cm}
 582  \underline{Hexagonal} \hspace{4pt}
 583  \href{../video/c_in_si_int_hexa.avi}{$\rhd$}\\
 584  $E_f^{\star}\approx5.6$ eV (nicht stabil!)\\
 585  \includegraphics[width=3.8cm]{c_in_si_int_hexa_0.eps}
 586  \end{minipage}
 587
 588  \underline{zuf"allige Positionen}
 589
 590  \footnotesize
 591
 592 \begin{minipage}[t]{3.3cm}
 593    $E_f=0.47$ eV\\
 594    \includegraphics[width=3.3cm]{c_in_si_int_001db_0.eps}
 595    \begin{picture}(0,0)(-15,-3)
 596     100 Dumbbell
 597    \end{picture}
 598 \end{minipage}
 599 \begin{minipage}[t]{3.3cm}
 600    $E_f=1.62$ eV\\
 601    \includegraphics[width=3.2cm]{c_in_si_int_rand_162_0.eps}
 602 \end{minipage}
 603 \begin{minipage}[t]{3.3cm}
 604    $E_f=2.39$ eV\\
 605    \includegraphics[width=3.1cm]{c_in_si_int_rand_239_0.eps}
 606 \end{minipage}
 607 \begin{minipage}[t]{3.0cm}
 608    $E_f=3.41$ eV\\
 609    \includegraphics[width=3.3cm]{c_in_si_int_rand_341_0.eps}
 610 \end{minipage}
 611
 612 \end{slide}
 613
 614 \begin{slide}
 615
 616  {\large\bf
 617   Zwischengitter-Konfigurationen
 618  }
 619
 620  Das 100 Dumbbell
 621
 622  \vspace{8pt}
 623
 624  \small
 625
 626  \begin{minipage}{5.5cm}
 627  \begin{itemize}
 628   \item $E_f=0.47$ eV
 629   \item sehr h"aufig beobachtet
 630   \item energetisch g"unstigste\\ Konfiguration
 631   \item experimentelle und theoretische Hinweise
 632         f"ur die Existenz dieser Konfiguration
 633  \end{itemize}
 634  \includegraphics[width=5.6cm]{c_in_si_100.ps}
 635  \end{minipage}
 636  \begin{minipage}{7cm}
 637  \includegraphics[width=8cm]{100-c-si-db_s.eps}
 638  \end{minipage}
 639
 640 \end{slide}
 641
 642 \begin{slide}
 643
 644  {\large\bf
 645   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 646  }
 647
 648  \small
 649
 650  \vspace{8pt}
 651
 652  Simulationssequenz:\\
 653
 654  \vspace{8pt}
 655
 656  \begin{pspicture}(0,0)(12,8)
 657   % nodes
 658   \rput(3.5,7.0){\rnode{init}{\psframebox[fillstyle=solid,fillcolor=hb]{
 659    \parbox{7cm}{
 660    \begin{itemize}
 661     \item initiale Konfiguration:\\
 662           $31\times31\times31$ c-Si Einheitszellen
 663     \item periodsche Randbedingungen
 664     \item $T=450\, ^{\circ}\text{C}$, $p=0\text{ bar}$
 665     \item "Aquilibrierung von $E_{\text{kin}}$ and $E_{\text{pot}}$
 666    \end{itemize}
 667   }}}}
 668   \rput(3.5,3.2){\rnode{insert}{\psframebox[fillstyle=solid,fillcolor=lachs]{
 669    \parbox{7cm}{
 670    Einf"ugen von 6000 C-Atomen\\
 671    bei konstanter Temperatur
 672    \begin{itemize}
 673     \item gesamte Simulationsvolumen {\pnode{in1}}
 674     \item Volumen einer minimalen SiC-Ausscheidung {\pnode{in2}}
 675     \item Bereich der ben"otigten Si-Atome {\pnode{in3}}
 676    \end{itemize}
 677   }}}}
 678   \rput(3.5,1){\rnode{cool}{\psframebox[fillstyle=solid,fillcolor=lbb]{
 679    \parbox{5.0cm}{
 680    Nach 100 ps abk"uhlen auf $20\, ^{\circ}\textrm{C}$
 681   }}}}
 682   \ncline[]{->}{init}{insert}
 683   \ncline[]{->}{insert}{cool}
 684   \psframe[fillstyle=solid,fillcolor=white](7.5,1.8)(13.5,7.8)
 685   \rput(7.8,7.6){\footnotesize $V_1$}
 686   \psframe[fillstyle=solid,fillcolor=lightgray](9,3.3)(12,6.3)
 687   \rput(9.2,6.15){\tiny $V_2$}
 688   \psframe[fillstyle=solid,fillcolor=gray](9.25,3.55)(11.75,6.05)
 689   \rput(9.55,5.85){\footnotesize $V_3$}
 690   \rput(7.9,4.2){\pnode{ins1}}
 691   \rput(9.22,3.5){\pnode{ins2}}
 692   \rput(11.0,3.8){\pnode{ins3}}
 693   \ncline[]{->}{in1}{ins1}
 694   \ncline[]{->}{in2}{ins2}
 695   \ncline[]{->}{in3}{ins3}
 696  \end{pspicture}
 697
 698 \end{slide}
 699
 700 \begin{slide}
 701
 702  {\large\bf
 703   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 704  }
 705
 706  \includegraphics[width=6.3cm]{pc_si-c_c-c.eps}
 707  \includegraphics[width=6.3cm]{pc_si-si.eps}
 708
 709  \vspace{-0.1cm}
 710
 711  \footnotesize
 712  \underline{C-C, 0.15 nm}:\\
 713  NN-Abstand in Graphit/Diamant\\
 714  $\Rightarrow$ starke C-C Bindungen bei hohen Konz.\\
 715  \underline{Si-C, 0.19 nm}:\\
 716  NN-Abstand in 3C-SiC\\
 717  \underline{C-C, 0.31 nm}:\\
 718  C-C Abstand in 3C-SiC\\
 719  vekettete, verschieden orientierte 100 C-Si DBs\\
 720  \underline{Si-Si, $\sim$ 0.31 nm}:\\
 721  g(r) erh"oht, Si-Si in 3C-SiC\\
 722  Intervall entspricht C-C Peakbreite\\
 723  Abfall bei regul"aren Abst"anden
 724
 725  \begin{picture}(0,0)(-175,-40)
 726  \includegraphics[width=4.0cm]{conc_100_c-si-db_02.eps}
 727  \end{picture}
 728  \begin{picture}(0,0)(-278,-10)
 729  \includegraphics[width=4.0cm]{conc_100_c-si-db_01.eps}
 730  \end{picture}
 731
 732  \end{slide}
 733
 734  \begin{slide}
 735
 736  {\large\bf
 737   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 738  }
 739
 740  \includegraphics[width=6.3cm]{pc_si-c_c-c.eps}
 741  \includegraphics[width=6.3cm]{c_in_si_100.ps}
 742
 743  \footnotesize
 744
 745  \underline{Niedrige C-Konzentration ($V_1$)}:
 746  100 Dumbbell-Konfiguration\\
 747  dehnt Si-Si NN-Abstand auf 0.3 nm\\
 748  Beitrag zum Si-C Peak bei 0.19 nm\\
 749  erkl"art weitere Si-C Peaks (gestrichelte Linien)\\
 750  $\Rightarrow$ C-Atome als erstes im erwarteten 3C-SiC-Abstand\\
 751  \underline{Hohe C-Konzentration ($V_2$ und $V_3$)}:\\
 752  Gro"se Anzahl an Defekten/Sch"adigung erzeugt\\
 753  Fast nur kurzreichweitige Ordnung erkennbar\\
 754  $\Rightarrow$ Bildung einer amorphen SiC-"ahnlichen Phase\\
 755  $\Rightarrow$ T$\uparrow$ oder t$\uparrow$ f"ur Bildung von 3C-SiC
 756
 757  \begin{picture}(0,0)(-230,-15)
 758  \includegraphics[width=5cm]{a-sic_pc.eps}
 759  \end{picture}
 760  \begin{picture}(0,0)(-240,-5)
 761  \begin{minipage}{5cm}
 762   {\scriptsize
 763   PRB 66, 024106 (2002)\\[-4pt]
 764   F. Gao und W. J. Weber
 765   }
 766  \end{minipage}
 767  \end{picture}
 768
 769 \end{slide}
 770
 771  \begin{slide}
 772
 773  {\large\bf
 774   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 775  }
 776
 777  \footnotesize
 778
 779  Zusammenfassung und Problemstellung:
 780  \begin{itemize}
 781   \item keine 3C-SiC-Ausscheidungen
 782   \item C-Konzentration niedrig:
 783         \begin{itemize}
 784          \item 100 Dumbbell gepr"agte Struktur\\
 785                (entspricht Vermutungen aus IBS Untersuchungen)
 786          \item keine Anh"aufung zu Embryos
 787         \end{itemize}
 788   \item C-Konzentration hoch:
 789         \begin{itemize}
 790          \item Ausbildung von C-C Bindungen
 791                (IBS: C-"Uberdosis behindert C-Umverteilung)
 792          \item amorphes SiC
 793                (C-induzierte Amorphisierung ab einem T-abh"angigen
 794                 Wert der Dosis)
 795         \end{itemize}
 796  \end{itemize}
 797  \vspace{0.2cm}
 798  {\color{blue} Ziel:}
 799  \underline{
 800  Bedingungen finden unter denen 3C-SiC-Ausscheidung stattfindet}\\[0.3cm]
 801  Ans"atze:\\[0.2cm]
 802  \begin{minipage}{7.5cm}
 803  \begin{itemize}
 804   \item H"ohere Temperaturen
 805         \begin{itemize}
 806          \item Temperaturen im Implantationsbereich h"oher
 807          \item H"ohere T statt l"angerer Simulationszeit\\
 808                Arrhenius-Gesetz $\rightarrow$ "Ubergangszeiten
 809         \end{itemize}
 810   \item Variation des Einf"ugevorgangs des Kohlenstoffs
 811         \begin{itemize}
 812          \item minimaler Abstand
 813          \item Zeitpunkt, Geschwindigkeit (Dosisrate)
 814         \end{itemize}
 815  \end{itemize}
 816  \end{minipage}
 817  \begin{minipage}{5.1cm}
 818  \begin{itemize}
 819   \item Modifikation der\\
 820         Kraft/Potentialberechnung
 821         \begin{itemize}
 822          \item C-C cut-off erh"ohen
 823          \item Beitrag aus Ableitung von $f_{\text{C}}$ zur Kraft
 824                weglassen
 825          \\\\
 826         \end{itemize}
 827  \end{itemize}
 828  \end{minipage}
 829
 830 \end{slide}
 831
 832 \begin{slide}
 833
 834  {\large\bf
 835   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 836  }
 837
 838  H"ohere Temperaturen - $V_1$-Simulationen\\
 839  \includegraphics[width=6.3cm]{tot_ba.ps}
 840  \includegraphics[width=6.3cm]{tot_pc.ps}
 841  \small
 842  \begin{minipage}{6.5cm}
 843  \[
 844  \text{\scriptsize Quality}
 845   = \frac{\textrm{\scriptsize Anzahl C mit 4 Bindungen zu Si}}
 846          {\textrm{\scriptsize Gesamtanzahl C}}
 847  \]
 848  \\
 849  \underline{Si-C PCF}:\\
 850  cut-off Artefakt nimmt ab mit T $\uparrow$\\
 851  $2050 \, ^{\circ}\text{C}$ Si-C Peaks
 852  $\rightarrow \text{C}_{\text{S}}$-Si Bindungen\\[0.2cm]
 853  {\color{red} Problem: L"oslichkeit durch hohe T erh"oht}
 854  \end{minipage}
 855
 856  \begin{picture}(0,0)(-175,-2)
 857  \includegraphics[width=4.0cm]{cs-si_01.eps}
 858  \end{picture}
 859  \begin{picture}(0,0)(-278,16)
 860  \includegraphics[width=4.0cm]{cs-si_02.eps}
 861  \end{picture}
 862
 863 \end{slide}
 864
 865 \begin{slide}
 866
 867  {\large\bf
 868   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 869  }
 870
 871  H"ohere Temperaturen - $V_2$-Simulationen\\
 872  \includegraphics[width=6.2cm]{12_pc.ps}
 873  \includegraphics[width=6.2cm]{12_ba.ps}
 874  \includegraphics[width=6.2cm]{12_pc_c-c.ps}
 875  \includegraphics[width=6.2cm]{12_ba_noa.ps}
 876
 877 \end{slide}
 878
 879 \begin{slide}
 880
 881  {\large\bf
 882   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 883  }
 884
 885  H"ohere Temperaturen - Neuer Temperaturfahrplan\\[0.3cm]
 886  \begin{itemize}
 887   \item Einf"ugen der C-Atome bei $1650 \, ^{\circ} \text{C}$
 888   \item Aufw"armen auf $2650 \, ^{\circ} \text{C}$
 889   \item Temperatur f"ur 100 ps halten
 890   \item Abk"uhlen auf $20 \, ^{\circ} \text{C}$
 891  \end{itemize}
 892  \vspace{0.2cm}
 893  \includegraphics[width=6.3cm]{12_anneal_amod.ps}
 894  \includegraphics[width=6.3cm]{12_amod_anneal.ps}
 895
 896 \end{slide}
 897
 898 \begin{slide}
 899
 900  {\large\bf
 901   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 902  }
 903
 904  Variation des Einf"ugevorgangs des Kohlenstoffs
 905
 906 \end{slide}
 907
 908 \begin{slide}
 909
 910  {\large\bf
 911   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 912  }
 913
 914  Variation des Einf"ugevorgangs des Kohlenstoffs
 915
 916 \end{slide}
 917
 918 \begin{slide}
 919
 920  {\large\bf
 921   Simulationen zum Ausscheidungsvorgang
 922  }
 923
 924  Modifikation der Kraft/Potentialberechnung
 925
 926 \end{slide}
 927
 928 \begin{slide}
 929
 930  {\large\bf
 931   Zusammenfassung / Ausblick
 932  }
 933
 934 \vspace{24pt}
 935
 936 \begin{itemize}
 937  \item Importance of understanding the SiC precipitation mechanism
 938  \item Interstitial configurations in silicon using the Albe potential
 939  \item Indication of SiC precipitation
 940 \end{itemize}
 941
 942 \vspace{24pt}
 943
 944 \begin{itemize}
 945  \item Displacement and stress calculations
 946  \item Refinement of simulation sequence to create 3C-SiC
 947  \item Analyzing self-designed Si/SiC interface
 948 \end{itemize}
 949
 950 \end{slide}
 951
 952 \end{document}
 953