nlsop/nlsop_dpg_2004.tex

   1 \documentclass{seminar}
   2
   3 \usepackage{verbatim}
   4 \usepackage[german]{babel}
   5 \usepackage[latin1]{inputenc}
   6 \usepackage[T1]{fontenc}
   7 \usepackage{amsmath}
   8 \usepackage{ae}
   9
  10 \usepackage{calc}               % Simple computations with LaTeX variables
  11 \usepackage[hang]{caption2}     % Improved captions
  12 \usepackage{fancybox}           % To have several backgrounds
  13
  14 \usepackage{fancyhdr}           % Headers and footers definitions
  15 \usepackage{fancyvrb}           % Fancy verbatim environments
  16 \usepackage{pstcol}             % PSTricks with the standard color package
  17
  18 \usepackage{graphicx}
  19 \graphicspath{{./img/}}
  20
  21 \usepackage{semcolor}
  22 \usepackage{semlayer}           % Seminar overlays
  23 \usepackage{slidesec}           % Seminar sections and list of slides
  24
  25 \input{seminar.bug}             % Official bugs corrections
  26 \input{seminar.bg2}             % Unofficial bugs corrections
  27
  28 \def\uni-header{%
  29 \ptsize{8}%
  30  \begin{figure}[t]%
  31   \begin{center}
  32    \includegraphics[height=1cm]{ifp.eps}%
  33    \hspace{1in}%
  34    \includegraphics[height=1cm]{Lehrstuhl-Logo.eps}%
  35    %\hspace{3in}%
  36    %\includegraphics[height=1cm]{uni-logo.eps}%
  37   \end{center}
  38  \end{figure}}
  39
  40 \begin{document}
  41
  42 \extraslideheight{10in}
  43
  44 \begin{slide}
  45 \begin{figure}[t]
  46  \begin{center}
  47   \includegraphics[height=1cm]{ifp.eps}
  48   \\
  49   \includegraphics[height=2cm]{Lehrstuhl-Logo.eps}
  50  \end{center}
  51 \end{figure}
  52 \begin{center}
  53  \large\bf
  54  Monte-Carlo-Simulation der Selbstorganisation amorpher nanometrischer $SiC_x$-Ausscheidungen in Silizium w"ahrend  $C^+$-Ionen-Implantation
  55 \end{center}
  56 \begin{center}
  57  F. Zirkelbach, M. H"aberlen, J. K. N. Lindner und B. Stritzker
  58 \end{center}
  59 \end{slide}
  60
  61 \begin{slide}
  62 \uni-header
  63 \begin{figure}
  64  \begin{center}
  65   \includegraphics[width=08cm,clip,draft=no]{k393abild1.eps}
  66   \caption{Hellfeld-TEM-Abbildung einer bei $150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ mit $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$ implantierten Probe}
  67  \end{center}
  68 \end{figure}
  69 \end{slide}
  70
  71 \begin{slide}
  72 \uni-header
  73 \section*{Modell}
  74 \begin{itemize}
  75  \item geringe L"oslichkeit von Kohlenstoff in Silizium \\ $\rightarrow$ kohlenstoffinduzierte Nukleation sph"arischer $SiC_x$-Ausscheidungen
  76  \item hohe Grenzfl"achenenergie zwischen $c-Si$ und $3C-SiC$ \\ $\rightarrow$ Ausscheidungen sind amorph
  77  \item $20-30\%$ geringere Dichte von amorphen zu kristallinen $SiC$ \\ $\rightarrow$ Druckspannungen auf Umgebung
  78  \item d"unnes Target \\ $\rightarrow$ Relaxation der Druckspannung in $z$-Richtung
  79  \item Kohlenstoff"ubers"attigung \\ $\rightarrow$ Diffusion von Kohlenstoff aus kristallinen in amorphe Gebiete
  80 \end{itemize}
  81 \end{slide}
  82
  83 \begin{slide}
  84 \uni-header
  85 \section*{Modell}
  86 \begin{figure}[t]
  87  \begin{center}
  88   \includegraphics[width=6cm]{model1_.eps}
  89   \caption{Modell zur Entstehung und Selbstordnung lamellarer Strukturen}
  90  \end{center}
  91 \end{figure}
  92 \begin{itemize}
  93  \item kohlenstoffinduzierte Nukleation sph"arischer $SiC_x$-Ausscheidungen
  94  \item spannungsinduzierte Amorphisierung zwischen zwei amorphen Ausscheidungen
  95  \item Bildung kohlenstoffreicher amorpher lamellarer Ausscheidungen
  96 \end{itemize}
  97 \end{slide}
  98
  99 \begin{slide}
 100 \uni-header
 101 \section*{Annahmen}
 102 \begin{figure}
 103  \begin{center}
 104   \includegraphics[width=5cm]{implsim_.eps}
 105   \caption{Tiefenabh"angiges Implantationsprofil und Energieversluste (\emph{TRIM})}
 106  \end{center}
 107 \end{figure}
 108 \end{slide}
 109
 110 \begin{slide}
 111 \uni-header
 112 \section*{Annahmen}
 113 \begin{itemize}
 114  \item Strahlensch"adigung $\simeq$ nukleare Bremskraft (linear gen"ahert)
 115  \item Amorphisierungswahrscheinlichkeit $\simeq$ Druckspannungen
 116  \item lineare N"aherung des Implantationsprofils
 117 \end{itemize}
 118 \end{slide}
 119
 120 \begin{slide}
 121 \uni-header
 122 \section*{Simulation}
 123 \begin{itemize}
 124  \item Unterteilung des Silizium-Targets in Zellen ($x=50$, $y=50$, $z=100$)
 125  \item Zelle enth"alt folgende Eigenschaften/Informationen:
 126   \begin{itemize}
 127    \item Kantenl"ange $3nm$ (Simulationsfenster ist $300nm$ tief bei $100$ Zellen)
 128    \item Zustand: amorph/kristallin
 129    \item Kohlenstoffkonzentration
 130   \end{itemize}
 131  \end{itemize}
 132 \end{slide}
 133
 134 \begin{slide}
 135 \uni-header
 136 \section*{Simulation}
 137 Dreiteilung des Simulationsalgorithmus:
 138 \begin{enumerate}
 139  \item Amorphisierung/Rekristallisation
 140  \item Einbau des implantierten Kohlenstoffions ins Silizium-Target
 141  \item Diffusionsprozess
 142 \end{enumerate}
 143 \end{slide}
 144
 145 \begin{slide}
 146 \uni-header
 147 \section*{Simulation(1/3) - Amorphisierung/Rekristallisation}
 148 \begin{itemize}
 149  \item zuf"allige Wahl der Koordinaten f"ur Sto"sprozess
 150  \item Berechnung der Amorphisierungs- bzw. Rekristallisationswahrscheinlichkeit
 151   \[
 152     \begin{array}{ll}
 153      p_{c \rightarrow a} & \displaystyle =a_{cp} \times c^{\textrm{lokal}}_{\textrm{Kohlenstoff}} + b_{ap} + \sum_{amorphe Nachbarn} \frac{a_{ap} \times c_{\textrm{Kohlenstoff}}}{\textrm{Abstand}^2}\\
 154      p_{a \rightarrow c} & =1-p_{c \rightarrow a}
 155    \end{array}
 156   \]
 157   $a_{cp}$ beschreibt kohlenstoffinduzierte Amorphisierung\\
 158   $b_{ap}$ beschreibt ballistische Amorphisierung\\
 159   $a_{ap}$ beschreibt spannungsinduzierte Amorphisierung
 160  \item Ausw"urfeln der entscheidenden Zufallszahl
 161 \end{itemize}
 162 \end{slide}
 163
 164 \begin{slide}
 165 \uni-header
 166 \section*{Simulation(2/3) - \\ Einbau des implantierten Kohlenstoffions}
 167 \begin{itemize}
 168  \item $\textrm{gesamter Kohlenstoff} < \textrm{steps} \times c_{ratio}$
 169  \item zuf"allige Wahl der Koordinaten f"ur Kohlenstofferh"ohung
 170 \end{itemize}
 171 \end{slide}
 172
 173 \begin{slide}
 174 \uni-header
 175 \section*{Simulation(3/3) - Diffusion}
 176 Diffusion findet alle $d_v$ Schritte statt.
 177 \begin{itemize}
 178  \item rein kristalline Diffusion:
 179   \[
 180    \Delta c = \frac{\textrm{Differenz}}{2} \times dr_{cc}
 181   \]
 182  \item Diffusion von kristalline in amorphe Gebiete:
 183   \[
 184    \Delta c =  c_C(Nachbar) \times dr_{ac}
 185   \]
 186 \end{itemize}
 187 \end{slide}
 188
 189 \begin{slide}
 190 \uni-header
 191 \section*{Ergebnisse}
 192 variierte Parameter:
 193 \begin{itemize}
 194  \item Schrittzahl
 195  \item Amorphisierung beschreibende Parameter
 196  \item Diffusionsgeschwindigkeit und Diffusionsrate
 197  \item Diffusion in $z$-Richtung
 198  \item rein kristalline Diffusion
 199 \end{itemize}
 200 \end{slide}
 201
 202 \begin{slide}
 203 \uni-header
 204 \section*{Ergebnisse}
 205 Notwendig f"ur Bildung der lamellaren Ausscheidungen:
 206 \begin{itemize}
 207  \item hohe Schrittzahl und niedrige Amorphisierungsparameter
 208  \item Diffusion von Kohlenstoff von kristallinen in amorphe Gebiete, insbesondere in $z$-Richtung
 209   \begin{figure}[h]
 210    \begin{center}
 211     \includegraphics[height=2cm]{sim2_a004_b0_noZ.eps}
 212     \includegraphics[height=2cm]{sim2_a004_b0_Z.eps}
 213     \caption{Messungen mit (rechts) und ohne (links) Diffusion von amorphen in kristalline Gebiete in $z$-Richtung}
 214    \end{center}
 215   \end{figure}
 216 \end{itemize}
 217 \end{slide}
 218
 219 \begin{slide}
 220 \uni-header
 221 \section*{Ergebnisse}
 222 Bildung komplement"ar angeordneter, amorpher kohlenstoffreicher Ausscheidungen in aufeinander folgenden Ebenen
 223 \begin{figure}[h]
 224  \begin{center}
 225   \includegraphics[height=2cm]{sim2_a004_b0_Z_x-y_97.eps}
 226   \includegraphics[height=2cm]{sim2_a004_b0_Z_x-y_98.eps}
 227   \caption{Zwei aufeinander folgende Ebenen mit komplement"ar angeordneten amorphen und kristallinen Gebieten}
 228  \end{center}
 229 \end{figure}
 230 \end{slide}
 231
 232 \begin{slide}
 233 \uni-header
 234 \section*{Ergebnisse}
 235 Die amorph/kristalline Diffusionsrate beeinflusst die Tiefe in der erstmals lamellare Ordnung auftritt
 236 \begin{figure}[h]
 237  \begin{center}
 238   \includegraphics[height=2cm]{sim2_a004_b0_Z_c-diff_x-z_21.eps}
 239   \includegraphics[height=2cm]{sim2_a004_b0_Z_0.2-ac-diff_y-z_28.eps}
 240   \caption{Messung mit verschiedenen amorph-kristallinen Diffusionsraten}
 241  \end{center}
 242 \end{figure}
 243 \end{slide}
 244
 245 \begin{slide}
 246 \uni-header
 247 \section*{Ergebnisse}
 248 Beste "Ubereinstimmung mit TEM-Aufnahme:
 249 \begin{figure}[t]
 250  \begin{center}
 251   \includegraphics[height=3.5cm]{sim2_64-64_a003_b0_no-c-diff_x-z_23-cmp-tem.eps}
 252   \includegraphics[height=3.5cm]{tem-if.eps}
 253   \caption{Vergleich von Simulationsergebnis und TEM-Aufnahme}
 254  \end{center}
 255 \end{figure}
 256 \end{slide}
 257
 258 \begin{slide}
 259 \uni-header
 260 \section*{Ausblick}
 261 \begin{itemize}
 262  \item mehrere Sto"sprozesse pro Durchlauf $\rightarrow$ Durchlauf entspricht einem implantierten Ion
 263  \item objektivere Methode zur Messung der lamellaren Struktur (Fouriertransformierte des Realbildes)
 264  \item Intensivere Vergleiche mit TEM-Aufnahmen, insbesondere der Dosisentwicklung
 265  \item Zusammenhang zwischen Simulations- und Implantationsparametern
 266 \end{itemize}
 267 \end{slide}
 268
 269 \end{document}