X-Git-Url: https://hackdaworld.org/gitweb/?p=lectures%2Flatex.git;a=blobdiff_plain;f=nlsop%2Fdiplom%2Fsimulation.tex;h=64e14ada83301c182fdbcbd34c83fe6dd5c1fea0;hp=17785f48c97ab8044a6d071b544217689b7b8c58;hb=bdf175c76871dfa37e4985d7a42272d61ae5efae;hpb=28415f31936763d3ad7b8eb906395e40be628a32 diff --git a/nlsop/diplom/simulation.tex b/nlsop/diplom/simulation.tex index 17785f4..64e14ad 100644 --- a/nlsop/diplom/simulation.tex +++ b/nlsop/diplom/simulation.tex @@ -1,9 +1,72 @@ \chapter{Simulation} + Im Folgenden soll die Implementation der Monte-Carlo-Simulation nach dem vorangegangen Modell diskutiert werden. + Ziel der Simulation ist die Verifizierung des Modells anhand der experimentellen Ergebnisse die in Abbildung \ref{img:xtem_img} vorliegen. + Die genauen Daten sind: + \begin{itemize} + \item Energie: $E=180 keV$ + \item Dosis: $D = 4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$ + \item Temperatur: $T = 150 ^{\circ} \mathrm{C}$ + \item Imlantationswinkel: $\alpha = 7 ^{\circ}$ + \item Ion/Target Kombination: $C^+ \rightarrow Si (100)$ + \end{itemize} + Anzumerken ist, dass es zwei Versionen der Simulation gibt, die unterschiedliche Tiefenbereiche abdecken. + Diese unterscheiden sich in einigen Punkten, was den Simualtionsalgorithmus betrifft. + Darauf wird in einem gesonderten Abschnitt genauer eingegangen. + Der Simulationsalgorithmus wird erkl"art und die dazu ben"otigten Annahmen und Informationen aus {\em TRIM} Ergebnissen werden besprochen. + Das Kapitel schliesst mit dem Test der verwendeten Zufallszahlen und dem Ablaufschema der Simulation. + \section{Annahmen der Simulation} + \subsection{Unterteilung des Targets} + + Wie in Abbildung \ref{img:sim_gitter} zu sehen ist, wird das Target in W"urfel mit Seitenl"ange $a = 3 nm$ zerlegt. + \begin{figure}[h] + \includegraphics[width=12cm]{gitter_oZ.eps} + \caption{Unterteilung des Targets in W"urfel mit $3 nm$ Kantenl"ange. Jedes Volumen ist entwerder amorph (rot) oder kristallin (blau) und protokolliert die lokale Kohelnstoffkonzentration} + \label{img:sim_gitter} + \end{figure} + Die Anzahl der W"urfel in $x$, $y$ und $z$ Richtung sind frei einstellbar. + Ein solches Volumen kann durch den Ortsvektor $\vec{r}(k,l,m)$, wobei $k$, $l$ und $m$ ganze Zahlen sind, addressiert werden. + Jeder W"urfel hat entweder den Zustand amorph (rot) oder ist kristallin (blau). + Die lokale Anzahl der implantierten Kohlenstoffatome wird ebenfalls protokolliert. + \subsection{Amorphisierung und Rekristallisation} + Nach dem in Kapitel \ref{chapter:modell} vorgestellten Modell gibt es drei zur Amorphisierung beitragende Mechanismen. + Eine lokale Wahrscheinlichkeit f"ur die Aamorphisierung $p_{c \rightarrow a}$ eines beliebigen kristallinen Volumens $\vec{r}$ setzt sich aus den drei Einzelwahrscheinlichkeiten f"ur die + \begin{itemize} + \item \textcolor[rgb]{0,1,1}{ballistische} + \item \textcolor{red}{kohlenstoffinduzierte} + \item \textcolor[rgb]{0.5,0.25,0.12}{spannungsinduzierte} + \end{itemize} + Amorphisierung zusammen. + Sie wird wie folgt berechnet: + \begin{equation} + p_{c \rightarrow a}(\vec r) = \textcolor[rgb]{0,1,1}{p_{b}} + \textcolor{red}{p_{c} \, c_{Kohlenstoff}(\vec r)} + \textcolor[rgb]{0.5,0.25,0.12}{\sum_{amorphe \, Nachbarn} \frac{p_{s} \, c_{Kohlenstoff}(\vec{r'})}{(\vec r - \vec{r'})^2}} + \label{eq:p_ca_local} + \end{equation} + + Die ballistische Amorphisierung besteht nur aus der Konstanten $p_b$. + Sie ist unabh"angig vom Ort und somit ein konstanter Beitrag f"ur jedes Volumen. + Sie hat keine Einheit. + Wieso dieser Beitrag in dieser Art sinnvoll ist, wird in Abschnitt \ref{subsection:parse_trim_coll} gekl"art. + + Die Wahrscheinlichkeit f"ur die kohlenstoffinduzierte Amorphisierung wird proportional zur lokalen Kohlenstoffkonzentration $c_{Kohlenstoff}$ angenommen. + $p_c$ ist die dazugeh"orige Proportionalit"atskosntante und hat demnach die Einheit $[p_c] = m^3$. + + Der Beitrag der Druckspannungen setzt sich aus den einzelnen Beitr"agen amorpher Gebiete in der selben Ebene, da nur diese Spannungen aus"uben, zusammen. + Dabei ist der Wahrscheinlichkeitsbeitrag eines amorphen Volumens $\vec{r'}$ auf das Volumen $\vec{r}$ wieder proprtional zur lokalen Kohlenstoffkonzentration in $\vec{r'}$. + Dies ist offensichtlich, denn je mehr Kohlenstoff in dem Volumen, das auf Grund der Dichtereduktion in dem amoprhen Gebiet vorhanden ist, desto groesser die ausgehende Spannung auf die Umgebung. + Gleichzeitig ist der Beitrag indirekt proportional zum Abstandsquadrat $(\vec r - \vec{r'})^2$, da der Druck (Druck = Kraft pro Fl"ache) quadratisch mit der Entfernung abf"allt. + $p_s$ ist wieder Proportionalit"atskonstante und hat somit die Einheit $[p_s] = m^5$. + + Die Rekristallisationswahrscheinlichkeit $p_{a \rightarrow c}$ amorpher Gebiete wird zun"achst vereinfacht als + \begin{equation} + + \end{equation} + angenommen. + \subsection{Diffusion} \subsection{Sputtern} @@ -13,8 +76,7 @@ \subsection{Implantationsprofil und nukleare Bremskraft} \subsection{Durchschnittliche Anzahl der St"o"se der Ionen und Energieabgabe} - - \section{Simulierte Tiefenbereiche} + \label{subsection:parse_trim_coll} \section{Simulationsalgorithmus} @@ -24,5 +86,9 @@ \subsection{Diffusion und Sputtern} + \section{Simulierte Tiefenbereiche} + + \section{Test der Zufallszahlen} + \section{Ablaufschema}