\chapter{Simulation}
Im Folgenden soll die Implementation der Monte-Carlo-Simulation nach dem vorangegangen Modell diskutiert werden.
+ Die Simulation tr"agt den Namen {\em NLSOP}, was kurz f"ur die Schlagw"orter {\bf N}ano, {\bf L}amelle und {\bf S}elbst{\bf O}ragnisations{\bf P}rozess steht.
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}
Die lokale Anzahl der implantierten Kohlenstoffatome wird ebenfalls protokolliert.
\subsection{Amorphisierung und Rekristallisation}
+ \label{subsection:a_and_r}
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
\section{Auswertung von {\em TRIM} Ergebnissen}
- Da bereits Programme wie {/em TRIM} die Wechelswirkung der Ionen mit dem Target simulieren und somit ein geeignetes Bremskraft- und Implantationsprofil sowie eine genaue Buchf"uhrung "uber die Sto"skaskaden bereitstellen, wird auf diese Schritte in der Simulation aus Zeitgr"unden verzichtet.
- Stattdessen werden die von {/em TRIM} erzeugten Statistiken verwendet.
- Durch die Abbildung von Zufallszahlen auf die so erhaltenen Verteilungen, k"onnen die eigentlichen physikalischen Prozesse sehr schnell und einfach behandelt werden.
- Im Folgenden wird auf die Ermittlung einiger, f"ur diese Simulation wichtigen, Statistiken eingegangen.
+ Da bereits Programme wie {\em TRIM} die Wechelswirkung der Ionen mit dem Target simulieren und somit ein geeignetes Bremskraft- und Implantationsprofil sowie eine genaue Buchf"uhrung "uber die Sto"skaskaden bereitstellen, wird auf diese Schritte in der Simulation aus Zeitgr"unden verzichtet.
+ Stattdessen werden die von {\em TRIM} erzeugten Statistiken verwendet.
+ Durch die Abbildung von Zufallszahlen auf die so erhaltenen Verteilungen, k"onnen die eigentlichen physikalischen Abl"aufe sehr schnell und einfach behandelt werden.
+ Im Folgenden wird auf die Ermittlung einiger, f"ur {\em NLSOP} wichtige, Statistiken eingegangen.
\subsection{Implantationsprofil und nukleare Bremskraft}
-
- Abbildung /ref{img:bk_impl_p} zeigt von {/em TRIM} ermittelte nukleare und elektronische Bremskraft
+ \begin{figure}[h]
+ \includegraphics[width=12cm]{2pTRIM180C.eps}
+ \caption{Von {\em TRIM} ermittelte Reichweitenverteilung und tiefenabh"angige Bremskr"afte f"ur $180 keV$ $C^+ \rightarrow Si$}
+ \label{img:bk_impl_p}
+ \end{figure}
+ Abbildung \ref{img:bk_impl_p} zeigt die von {\em TRIM} ermittelte nukleare und elektronische Bremskraft sowie das Kohlenstoffkonzentrationsprofil f"ur die in dieser Arbeit verwendeten Parameter.
+ Die gestrichelte Linie markiert das Implantationsmaximum.
+ Sputtereffekte und Abweichungne auf Grund der kontinuierlich ver"anderten Targetzusammensetzung w"ahrend der Hochdosisimplantation werden hier allerdings nicht ber"ucksichtigt.
+
+ Die Profile werden von {\em TRIM} selbst in seperate Dateien geschrieben.
+ Tauscht man die Kommata (Trennung von Ganzzahl und Kommastelle) durch Punkte aus, so kann {\em NLSOP} diese Dateien auslesen und die Profile extrahieren.
+
\subsection{Durchschnittliche Anzahl der St"o"se der Ionen und Energieabgabe}
\label{subsection:parse_trim_coll}
+ Weiterhin legt {\em TRIM} eine Datei Namens {\em COLLISION.TXT} an, in der s"amtliche durch jedes Ion verursachte Sto"skaskaden protokolliert sind.
+ Zu jedem Sto"s sind Koordinaten und Energie"ubertrag angegeben.
+ Mit einem zur {\em NLSOP} Suite geh"orendem Programm kann diese Datei ausgewertet werden.
+ Die Daraus gewonnen Ekenntnisse sollen im Folgenden diskutiert werden.
+
+ \begin{figure}[h]
+ \includegraphics[width=12cm]{trim_coll.eps}
+ \caption{Auf das Maximum 1 skalierte tiefenabh"angige Energieabgabe (blau) und Anzahl der Kollisionen (rot)}
+ \label{img:trim_coll}
+ \end{figure}
+ Abbildung \ref{img:trim_coll} zeigt die Energieabgabe und Anzahl der St"o"se von Ionen und Recoils in Abh"angigkeit der Tiefe.
+ Beide Graphen wurden auf das selbe Maximum skaliert.
+ Man erkennt, dass diese nahezu identisch sind.
+ Die durchschnittliche Energieabgabe durch einen Sto"s ist also ungef"ahr konstant und unabh"angig von der Tiefe.
+ Dies ist der Grund f"ur die Wahl eines konstanten Beitrags der ballistischen Amorphisierung in Abschnitt \ref{subsection:a_and_r}.
+ Jeder Sto"s "ubertr"agt durchschnittlich einen konstanten Energiebetrag im Falle einer Kollision, und tr"agt somit einen konstanten Anteil zur Amoprhisierungswahrscheinlichkeit bei.
+
+ Desweiteren ist nun die Wahrscheinlichkeit f"ur eine Kollision in einer bestimmten Tiefe bekannt.
+ Sie entspricht der nuklearen Bremskraft.
+
+ \begin{figure}[h]
+ \includegraphics[width=12cm]{trim_nel.eps}
+ \caption{Durch {\em TRIM} berechneter nuklearer Energieverlust f"ur $180 keV$ $C^+ \rightarrow Si$}
+ \label{img:trim_nel}
+ \end{figure}
+ Zum Vergleich zeigt Abbildung \ref{img:trim_nel} die von {\em TRIM} selbst berechnete nukleare Bremskraft.
+ Wie zu erwarten entspricht sie ungef"ahr dem Verlauf der in Abbildung \ref{img:trim_coll} gezeigten Energieabgab.
+ Der Unterschied liegt daran, dass letzteres Profil durch eine gr"ossere Anzahl von {\em TRIM}-Simulationsschritten ermittelt wurde.
+ Dieses Profil wird f"ur {\em NLSOP} benutzt.
+
+ Ein implantiertes Ion und dadurch entstandene Recoils verursachen jedoch mehr als nur eine Kollision mit den Targetatomen bis es zur Ruhe kommt.
+ Nach dem Auswertungsprogramm hat ein Ion durchschnittlich eine Anzahl von $1088$ Kollisionen bei den gegebenen Bedingungen zur Folge.
+ Die Zahl der getroffenen W"urfel, also Volumina in denen ein Ion mindestens eine Kollision verursacht, ist sehr viel geringer.
+ Das Auswertungsprogramm z"ahlt durchschnittlich $75$ getroffene Volumina pro implantierten Ion.
+ Genauer gesagt z"ahlt das Programm die Anzahl der Ebenen mit $3 nm$ H"ohe in denen Kollisionen verursacht werden.
+ Teilchenbahnen die parallel zur Targetoberfl"ache verf"alschen diese Zahl also.
+ Ausserdem werden mehrmalige Durchl"aufe der Ebenen nicht mitgez"ahlt.
+ Man sollte weiterhin beachten, dass Volumina in denen selbst nur eine Kollision stattfindet mitgez"ahlt werden, was allerdings nur sehr unwahrscheinlich zur Amorphisierung f"uhren wird.
+ Daher wird eine Trefferzahl von $h=100$ f"ur die Simulation angenommen.
+
\section{Simulationsalgorithmus}
+ Die Simulation kann in drei Abschnitte geliedert werden.
+ Die beschriebenen Prozeduren werden sequentiell abgearbeitet und beliebig oft durchlaufen.
+
+ Wenn pro Durchlauf die Anzahl der simulierten Sto"skaskaden gleich der Anzahl der getroffenen Volumina ist, so entspricht ein Durchlauf genau einem implantierten Ion.
+ Im Folgenden sei die Anzahl der W"urfel in $x$ und $y$ Richtung $X$ und $Y$.
+ Eine Anzahl von $N$ Durchl"aufen ist damit "aquivalent zur Dosis $D$, die wie folgt gegeben ist:
+ \begin{equation}
+ D = \frac{N}{XY(3 nm)^2} \, \textrm{.}
+ \end{equation}
+
\subsection{Amorphisierung und Rekristallisation}
+ Im ersten Schritt sollen die Kollisionen und die daraus resultierende Amorphisierung beziehungsweise Rekristallisation simuliert werden.
+ Zun"achst muss das gestossene Volumen ausgew"ahlt werden.
+ Dazu wird mit Hilfe der Verwerfungsmethode aus Abschnitt \ref{subsubsection:verwerf_meth} eine Zufallszahl $z$ entsprechend der nuklearen Bremskraft ausgew"urfelt.
+ Die
+
\subsection{Einbau des implantierten Kohlenstoffs ins Target}
\subsection{Diffusion und Sputtern}
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