\usepackage{aecompl}
\usepackage{colortbl}
\usepackage{pgf,pgfarrows,pgfnodes,pgfautomata,pgfheaps,pgfshade}
+%\usepackage{pstricks}
\usepackage{graphicx}
\graphicspath{{../img}}
\usepackage{hyperref}
\begin{block}{Funktionsweise}
\begin{itemize}
\item Ionisation des Atoms/Molek"uls
- \item Beschleunigung im elektrischen Feld ($500 \, eV - 1 \, GeV$)
+ \item Beschleunigung im elektrischen Feld ($10^2 \, eV - \, GeV$)
\item Bestrahlung eines Festk"orpers
\end{itemize}
\end{block}
\frametitle{Einf"uhrung}
\framesubtitle{Selbstorganisation}
\begin{columns}
- \column{4.5cm}
- \only<1>{\includegraphics[height=6.5cm]{ripple_bh.eps}}
- \only<2>{\includegraphics[height=6.5cm]{bin_leg.eps}}
- \only<3>{\includegraphics[height=6.5cm]{bolse2.eps}}
- \column{6.5cm}
+ \column{5.0cm}
+ \only<1>{
+ \includegraphics[height=5.8cm]{ripple_bh.eps}\\
+ \vspace{0.2cm}
+ \tiny{
+ R. M. Bradley, J. M. E. Harper.\\
+ J. Vac. Sci. Technol. A 6 (1988) 2390.
+ }
+ }
+ \only<2>{
+ \includegraphics[width=5cm]{frost.eps}
+ \scriptsize{
+ $1000 \,keV$ $Ar^+ \rightarrow$ $InAs$,\\
+ rotierendes Target,\\
+ $T=285 \, K$, $\dot{D}=270 \, \mu A \, cm^{-2}$,\\
+ $t=60 \, min.$, $\alpha = 30 \, ^{\circ}$.\\
+ }
+ \vspace{0.5cm}
+ \tiny{
+ B. Ziberi, F. Frost, M. Tartz, H. Neumann,\\
+ B. Rauschenbach.\\
+ Thin Solid Films 459 (2004) 106.
+ }
+ }
+ \only<3>{
+ \includegraphics[height=5cm]{bin_leg.eps}\\
+ \tiny{
+ R. A. Enrique, P. Bellon.\\
+ Phys. Rev. B 60 (1999) 14649.
+ }
+ }
+ \only<4>{
+ \includegraphics[width=5cm]{bolse2.eps}
+ \scriptsize{
+ $230 \, MeV$ $Kr^+ \rightarrow NiO/SiO_2$,\\
+ $D=1.7 \times 10^{14} cm{-2}$, $\theta = 75 \, ^{\circ}$.
+ }\\
+ \vspace{0.5cm}
+ \tiny{
+ W. Bolse, A. Schattat, A. Feyh.\\
+ Appl. Phys. A 77 (2003) 11.
+ }
+ }
+ \column{7cm}
\begin{enumerate}
\item<1-> Riffelformation auf der Targetoberfl"ache
- \item<2-> separierte Phasen bei der Bestrahlung bin"arer Legierungen
- \item<3-> periodische Rissbildung bei der Bestrahlung mit schnellen und schweren Ionen
+ \item<2-> selbstorganisierte Nanostrukturen durch Sputtererosion
+ \item<3-> separierte Phasen bei der Bestrahlung bin"arer Legierungen
+ \item<4-> periodische Rissbildung bei der Bestrahlung mit schnellen und schweren Ionen
\end{enumerate}
\end{columns}
\end{frame}
\begin{frame}
\frametitle{Grundlagen}
\framesubtitle{Die Monte-Carlo-Simulation TRIM}
- \begin{block}{Prinzip}
+ \begin{block}{Monte-Carlo-Methode}
+ Abbildung von Zufallszahlen auf physikalische Gr"o"sen
+ \end{block}
+ \begin{block}{Das Prinzip von TRIM}
\begin{itemize}
\item Verfolgung einer Vielzahl von Teilchenbahnen
\pause
\pause
\item Energieverlust durch St"o"se
\pause
- \item Terminiert wenn $E_{Ion} < E_d$
- \pause
- \item Abbildung von Zufallszahlen auf:
- \begin{itemize}
- \item freie Wegl"ange $l$
- \item Sto"sparameter $p \quad \Rightarrow$ Ablenkwinkel $\Theta \Rightarrow \Delta E$
- \item Azimutwinkel $\Phi$
- \end{itemize}
+ \item Terminiert wenn $E_{Ion} < E_k$
\end{itemize}
\end{block}
\end{frame}
+\begin{frame}
+ \frametitle{Grundlagen}
+ \framesubtitle{Die Monte-Carlo-Simulation TRIM}
+ Abbildung der Zufallszahlen auf die physikalischen Gr"o"sen
+ \begin{columns}
+ \column{8cm}
+ \begin{pgfpicture}{0cm}{0cm}{8cm}{7cm}
+ % free path of flight l
+ \onslide<3->{
+ \color{blue}
+ \pgfxyline(1,5)(3,5)
+ \pgfputat{\pgfxy(1.75,5.1)}{\pgfbox[center,bottom]{$l$}}
+ \color{black}
+ }
+ % the atom and impact parameter p
+ \onslide<4->{
+ \pgfcircle[fill]{\pgfxy(3,6)}{0.1cm}
+ \pgfputat{\pgfxy(3.2,6)}{\pgfbox[right,base]{Atom}}
+ \color{red}
+ \pgfsetstartarrow{\pgfarrowbar}
+ \pgfsetendarrow{\pgfarrowbar}
+ \pgfxyline(3,6)(3,5)
+ \pgfclearstartarrow
+ \pgfclearendarrow
+ \pgfputat{\pgfxy(2.9,5.5)}{\pgfbox[right,base]{$p$}}
+ \color{black}
+ }
+ % the scattering angle theta
+ \onslide<5->{
+ \pgfmoveto{\pgfxy(3,5)}
+ \pgflineto{\pgfxy(7,2)}
+ \pgfsetdash{{0.2cm}{0.2cm}{0.2cm}{0.2cm}}{0cm}
+ \pgfstroke
+ \pgfsetdash{{1cm}{0cm}{1cm}{0cm}}{0cm} % reset dash ... strange!
+ \pgfputat{\pgfxy(3.9,4.6)}{\pgfbox[right,base]{$\Theta$}}
+ }
+ % ion + direction
+ \onslide<2->{
+ \pgfcircle[fill]{\pgfxy(1,5)}{0.1cm}
+ \pgfputat{\pgfxy(1,4.9)}{\pgfbox[center,buttom]{Ion}}
+ \pgfmoveto{\pgfxy(1,5)}
+ \pgflineto{\pgfxy(7,5)}
+ \pgfsetdash{{0.2cm}{0.2cm}{0.2cm}{0.2cm}}{0cm}
+ \pgfstroke
+ \pgfsetdash{{1cm}{0cm}{1cm}{0cm}}{0cm} % reset dash ... strange!
+ }
+ \end{pgfpicture}
+ \column{4cm}
+ \begin{itemize}
+ \item<3-> mittlere freie Wegl"ange \color{blue}{$l$}
+ \item<4-> Sto"sparameter \color{red}{$p$}\\
+ \color{black} % reset color ...
+ \onslide<5->{$\Rightarrow$ $\Theta$, $\Delta E$}
+ \item<6-> Azimutwinkel $\Phi$
+ \end{itemize}
+ \end{columns}
+\end{frame}
+
\section{Experimentelle Befunde und Modell}
\subsection{Experimentelle Befunde}
\includegraphics[height=5.5cm]{k393abild1_pres.eps}
\end{center}
\begin{center}
- {\scriptsize\bf Hellfeld-TEM-Abbildung: $180 \, keV \, C^+ \rightarrow (100)Si$, $T = 150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$, $D = 4.3 \times 10^{17} cm^{-2}$}
+ {\scriptsize\bf Hellfeld-XTEM-Abbildung: $180 \, keV \, C^+ \rightarrow (100)Si$, $T = 150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$, $D = 4.3 \times 10^{17} cm^{-2}$}
\end{center}
\end{frame}
{\scriptsize Amorphe Phasen in Abh"angigkeit der Dosis bei $T=150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$}
\column{5.5cm}
\vspace{0.5cm}
- \includegraphics[width=5.5cm]{a-t.eps}
- {\scriptsize Amorphe Phasen in Abh"angigkeit der Temperatur f"ur die Dosis $D=4.3 \times 10^{17} cm^{-2}$}
+ \includegraphics[width=5.5cm]{trim92_2.eps}
+ {\scriptsize TRIM 92: Nukleares/Elekteronisches Bremskraft- und Implantationsprofil f"ur $180 \, keV$ $C^+ \rightarrow Si$}
\end{columns}
\end{frame}
\framesubtitle{Kohlenstoffsegregation}
\begin{center}
\includegraphics[width=10cm]{eftem.eps}
- {\scriptsize Hellfeld-TEM- und Elementverteilungsaufnahme. $D=4.3 \times 10^{17} cm^{-2}$, $T=200 \, ^{\circ} \mathrm{C}$.}
+ {\scriptsize Hellfeld-XTEM- und Kohlenstoffverteilungsaufnahme. $D=4.3 \times 10^{17} cm^{-2}$, $T=200 \, ^{\circ} \mathrm{C}$.}
\end{center}
\end{frame}
\includegraphics[width=8cm]{modell_ng.eps}
\end{center}
\scriptsize{
- \begin{itemize}
+ \begin{itemize}[<+-| alert@+>]
\pause
\item "Uberschreitung der S"attigungsgrenze von $C$ in $c-Si$\\
- $\rightarrow$ {\bf Nukleation} sph"arischer $SiC_x$-Ausscheidungen
- \pause
+ $\rightarrow$ {\bf kohlenstoffinduzierte Nukleation} sph"arischer $SiC_x$-Ausscheidungen
\item hohe Grenzfl"achenenergie zwischen $3C-SiC$ und $c-Si$\\
$\rightarrow$ Ausscheidungen sind {\bf amorph}
- \pause
- \item $20 - 30\,\%$geringere Dichte des amorphen $SiC_x$ im Gegensatz zum $c-Si$\\
- $\rightarrow$ laterale {\bf Druckspannungen} auf Umgebung
- \pause
+ \item $20 - 30\,\%$ geringere $Si$-Dichte des amorphen $SiC_x$ im Vergleich zu $c-Si$\\
+ $\rightarrow$ {\bf laterale Druckspannungen} auf Umgebung (Relaxation in vertikaler Richtung)
\item Abbau der Kohlenstoff"ubers"attigung in kristallinen Gebieten\\
$\rightarrow$ {\bf Diffusion} von Kohlenstoff in amorphe Gebiete
- \pause
\item Druckspannungen\\
$\rightarrow$ {\bf spannungsunterst"utzte Amorphisierung} zwischen zwei amorphen Ausscheidungen
\end{itemize}}
\begin{block}{Name}
{\bf N}ano {\bf L}amellar {\bf S}elbst{\bf o}rganisations{\bf p}rozess
\end{block}
- \begin{block}{Grober Ablauf}
- \begin{itemize}
- \item Amorphisierung/Rekristallisation
- \item Kohlenstoffeinbau
- \item Diffusion/Sputtern
- \end{itemize}
- \end{block}
- \begin{block}{Versionen}
- \begin{itemize}
- \item Version 1 - Simulation bis $300 \, nm$ Tiefe
- \item Version 2 - Simulation "uber den ganzen Tiefenbereich
- \end{itemize}
- \end{block}
-\end{frame}
-
-\begin{frame}
- \frametitle{Simulation}
- \framesubtitle{Unterteilung des Targets}
- \begin{center}
- \includegraphics[width=8cm]{gitter_oZ.eps}
- \end{center}
+ \begin{columns}
+ \column{6cm}
+ \scriptsize{
+ \begin{block}{Grober Ablauf}
+ \begin{itemize}
+ \item Amorphisierung/Rekristallisation
+ \item Kohlenstoffeinbau
+ \item Diffusion/Sputtern
+ \end{itemize}
+ \end{block}
+ \begin{block}{Versionen}
+ \begin{itemize}
+ \item Version 1 - Simulation bis $300 \, nm$ Tiefe
+ \item Version 2 - Simulation "uber den gesamten Implantationsbereich
+ \end{itemize}
+ \end{block}
+ }
+ \column{6cm}
+ \includegraphics[width=6cm]{gitter_oZ.eps}
+ \begin{center}
+ \scriptsize{Unterteilung des Targets}
+ \end{center}
+ \end{columns}
\end{frame}
\begin{frame}
\frametitle{Simulation}
\framesubtitle{Statistik von Sto"sprozessen}
\begin{columns}
- \column{5.5cm}
- \includegraphics[width=5.5cm]{trim_nel.eps}
- {\scriptsize SRIM 2003.26, nukleare Bremskraft,\\ $180 \, keV$ $C^+ \rightarrow Si$.}
\column{5.5cm}
\includegraphics[width=5.5cm]{trim_impl2.eps}
{\scriptsize SRIM 2003.26, Implantationsprofil,\\ $180 \, keV$ $C^+ \rightarrow Si$.}
+ \column{5.5cm}
+ \includegraphics[width=5.5cm]{trim_nel.eps}
+ {\scriptsize SRIM 2003.26, nukleare Bremskraft,\\ $180 \, keV$ $C^+ \rightarrow Si$.}
\end{columns}
\end{frame}
\end{itemize}
\end{block}
\pause
- \begin{block}{Sputterablauf alle $s$ Schritte}
+ \begin{block}{Sputterablauf alle $S$ Schritte}
\begin{itemize}
\pause
\item Kopiere Inhalt von Ebene $i$ nach Ebene $i-1$\\
- $i \in Z,Z-1,\ldots,2$
+ $i = 2,3,\ldots,Z-1,Z$
\pause
\item Setze Status jedes Volumens in Ebene $Z$ kristallin
\pause
\frametitle{Ergebnisse}
\framesubtitle{Simulation, Version 1}
\begin{block}{Eigenschaften}
- \begin{itemize}
+ \begin{itemize}[<+-| alert@+>]
\pause
+ \item Tiefenbereich $0 - 300 \, nm$
\item Linear gen"ahertes Implantations- und Bremskraftprofil
- \pause
\item Ein W"urfel-Treffer pro Ion
- \pause
\item Rekristallisationswahrscheinlichkeit unabh"angig von direkter Nachbarschaft
- \pause
- \item Tiefenbereich $0 - 300 \, nm$
- \pause
\item Kein Sputtervorgang
\end{itemize}
\end{block}
\begin{frame}
\frametitle{Ergebnisse}
- \framesubtitle{Erste Simulationen}
+ \framesubtitle{Erste Simulationen, $s=3 \times 10^5$, $p_c=0$}
\begin{center}
\includegraphics[width=10cm]{first_sims.eps}
\end{center}
\pause
\scriptsize{
$\Rightarrow$ Abbruchradius $r=5$\\
- $\Rightarrow$ niedrige Simulationsparameter\\
- $\Rightarrow$ gro"se Anzahl an Durchl"aufen\\}
+ \pause
+ $\Rightarrow$ gro"se Anzahl an Durchl"aufen $\rightarrow$ $2$ bzw. $3 \times 10^7$\\
+ $\Rightarrow$ kleinere Simulationsparameter $p_b$, $p_c$ und $p_s$\\}
\end{frame}
\begin{frame}
\frametitle{Ergebnisse}
- \framesubtitle{Vergleich mit TEM-Aufnahme}
+ \framesubtitle{Vergleich mit TEM-Aufnahme, $p_b=0$, $p_c=0.0001$, $p_s=0.003$, $d_v=10$, $d_r=0.5$}
\color{red}{Lamellare Strukturen}
\begin{center}
\includegraphics[width=10cm]{if_cmp3.eps}
\begin{columns}
\column{6cm}
\includegraphics[width=6cm]{diff_einfluss.eps}
+ \scriptsize{$p_b=0$, $p_c=0.0001$, $p_s=0.004$, $d_v=10$}
\column{6cm}
\includegraphics[width=6cm]{diff_einfluss_ls.eps}
\end{columns}
\frametitle{Ergebnisse}
\framesubtitle{Einfluss der Diffusionsgeschwindigkeit $d_v$}
\begin{columns}
- \column{8cm} \includegraphics[width=8cm]{low_to_high_dv.eps}
+ \column{8cm}
+ \includegraphics[width=8cm]{low_to_high_dv.eps}
+ \scriptsize{$p_b=0$, $p_c=0.0001$, $p_s=0.003$, $d_r=0.5$}
\column{4cm} \includegraphics[width=4cm]{ls_dv_cmp.eps}
\end{columns}
\end{frame}
\frametitle{Ergebnisse}
\framesubtitle{Einfluss der Druckspannung}
\begin{columns}
- \column{8cm} \includegraphics[width=8cm]{high_to_low_a.eps}
+ \column{8cm}
+ \includegraphics[width=8cm]{high_to_low_a.eps}
+ \scriptsize{$p_b=0$, $p_c=0.0001$, $d_v=10$, $d_r=0.5$}
\column{4cm}
\includegraphics[width=4cm]{ps_einfluss_ls.eps}
\begin{center}
\begin{frame}
\frametitle{Ergebnisse}
\framesubtitle{Simulation, Version 2}
- \begin{block}{Eigenschaften}
+ \begin{block}{Eigenschaften}[<+-| alert@+>]
\begin{itemize}
\pause
\item exaktes TRIM Implantations- und Bremskraftprofil
- \pause
\item mittlere Anzahl W"urfel-Treffer pro Ion aus TRIM
- \pause
\item Rekristallisationswahrscheinlichkeit abh"angig von direkter Nachbarschaft
- \pause
\item Tiefenbereich $0 - 700 \, nm$
- \pause
\item Sputtervorgang
\end{itemize}
\end{block}
\begin{frame}
\frametitle{Ergebnisse}
\framesubtitle{Variation der Simulationsparameter}
- \begin{center}
- \includegraphics[width=9cm]{var_sim_paramters.eps}
- \end{center}
+ \begin{columns}
+ \column{8.5cm}
+ \includegraphics[width=8.5cm]{var_sim_paramters.eps}
+ \column{0.5cm}
+ \column{3cm}
+ \scriptsize{
+ \[
+ \begin{array}{ccl}
+ p_b & = & 0.01 \\
+ p_c & = & 0.001 \\
+ p_s & = & 0.0001 \\
+ d_r & = & 0.05 \\
+ d_v & = & 10^6 \\
+ s & = & 158 \times 10^6
+ \end{array}
+ \]
+ }
+ \end{columns}
\end{frame}
\begin{frame}
\frametitle{Ergebnisse}
\framesubtitle{Zusammenfassung, Version 2}
\begin{itemize}
- \item Modell/Simulation reproduziert die dosisabh"angige Bildung der amorphern Phasen
+ \item Modell/Simulation reproduziert die dosisabh"angige Bildung der amorphen Phasen
\item Gute "Ubereinstimmung zwischen Experiment und Simulation (bis auf $30 \, nm$-Shift)
\item Entwicklung der Grenzfl"achen und lamellaren Ausscheidungen reproduzierbar
\item "Ubereinstimmung der Kohlenstoffkonzentration an den Grenzfl"achen
- \item Detailierte Untersuchungen zur Kohlenstoffkonzentration und zur genauen Struktur der Ausscheidungen
+ \item Detaillierte Untersuchungen zur Kohlenstoffkonzentration und zur genauen Struktur der Ausscheidungen
+ \item Variation der Simulationparameter\\
+ $\Rightarrow$ Bildungsprozess der amorphen Phasen nachvollziehbar
\end{itemize}
\end{frame}
\frametitle{Zusammenfassung}
\begin{itemize}
\pause
- \item Experiemntell beobachtete selbstorganisierte Anordnung amorpher $SiC_x$-Ausscheidungen
+ \item Experimentell beobachtete selbstorganisierte Anordnung amorpher $SiC_x$-Ausscheidungen
\pause
\item Modell zur Beschreibung des Selbstorganisationsvorganges
\pause
\item Implementierung in einen Monte-Carlo-Simulationscode
\pause
- \item Ergebnisse der Simulation reproduzieren die experiemntellen Befunde
+ \item Ergebnisse der Simulation reproduzieren die experimentellen Befunde
\pause
- \item Detailierte Untersuchungen zur Kohlenstoffkonzentration und zur Struktur der Ausscheidungen m"oglich
+ \item Detaillierte Untersuchungen zur Kohlenstoffkonzentration und zur Struktur der Ausscheidungen m"oglich
\pause
\item Vorhersage zur Herstellung gro"ser Bereiche lamellar geordneter Strukturen
\end{itemize}
$\rightarrow$ Abh"angigkeit der Simulationsparameter vom Materialsystem\\
$\rightarrow$ Abh"angigkeit der Simulationsparameter von der Temperatur}
\pause
+ \normalsize{
\item Experimentell: "Uberpr"ufung der Vorhersage
+ }
\end{itemize}
\end{frame}
projects / lectures / latex.git / blobdiff