From dc7100bae75db46074406fb4c2b716669b1b781c Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: hackbard Date: Sun, 10 Jul 2005 13:45:19 +0000 Subject: [PATCH] first sim done, (nearly) --- nlsop/diplom/ergebnisse.tex | 71 ++++++++++++++++++++++++++++++++----- 1 file changed, 63 insertions(+), 8 deletions(-) diff --git a/nlsop/diplom/ergebnisse.tex b/nlsop/diplom/ergebnisse.tex index 4836208..3a2e646 100644 --- a/nlsop/diplom/ergebnisse.tex +++ b/nlsop/diplom/ergebnisse.tex @@ -45,6 +45,7 @@ Im Anschluss werden die Simulationen "uber den gesamten Implantationsbereich dis Betrachtet man einen Durchlauf als ein implantiertes Ion, so ergibt das nach \eqref{eq:dose_steps} eine Dosis von $0,89$ beziehungsweise $0,81 \times 10^{17} cm^{-2}$. \subsection{Vergleich von Simulationsergebnis und TEM-Aufnahme} + \label{subsection:tem_sim_cmp} \begin{figure}[h] \includegraphics[width=12cm]{if_cmp3.eps} @@ -115,24 +116,78 @@ Im Anschluss werden die Simulationen "uber den gesamten Implantationsbereich dis Weiterhin erkennt man einen Zusammenhang zwischen der Diffusionsrate $d_r$ und dem Tiefenintervall in dem sich lamellare Strukturen gebildet haben. Die Erh"ohung der Diffusionsrate von $d_r=0,2$ auf $d_r=0,5$ hat eine Vergr"osserung des Tiefenintervalls von ungef"ahr $60$ auf $150 nm$ zur Folge. - EDIT: Erkl"arung - - EDIT: Linescans, \ldots + Bei hoher Diffusionsrate diffundiert der Kohlenstoff schneller in amorphe Volumina. + Dies stabilisiert die amorphe Ausscheidung. + Geringen Diffusionsraten verhindern ein schnelles Anh"aufen von Kohlenstoff in den amorphen Volumina. + Die amorphen Ausscheidungen sind nicht sehr stabil und werden sehr viel wahrscheinlicher rekristallisieren. + Dies "aussert sich in einer kleineren Anzahl an amorphen Gebieten. + Stabile amorphe Ausscheidungen treten erst ab einer Tiefe von ungef"ahr $240 nm$ auf, hier ist die Kohlenstoffkonzentration hoch genug. + + Abbildung \ref{img:diff_influence_ls} zeigt die Linescans der fouriertransformierten Cross-Sections aus Abbildung \ref{img:diff_influence}. + Der gr"une Verlauf geh"ort zur Simulation ohne Diffusion in $z$-Richtung. + Der Linescan zeigt kein Maximum ausser bei der Ortsfrequenz Null. + Dies steht im Einklang mit der Cross-Section. + Es haben sich keine lamellare Ausscheidungen gebildet. + Beim roten Verlauf war die Diffusion in $z$-Richtung eingeschaltet. + Man erkennt deutlich lamellare Ausscheidungen. + Dies "aussert sich auch am Linescan. + Ein deutliches Maximum ist zum Beispiel f"ur die Ortsfrequenz $f_y=0,11 nm^{-1}$ zu erkennen. + Diese Frequenz entspricht einer Peridizit"at der Lamellen von $f_y^{-1} = 9,1 nm$. + Dies entspricht einer Anzahl von ungef"ahr $17$ Lamellen in einem Tiefenbereich von $150 nm$. + Eine "ahnlich grosse Zahl erh"alt man tats"achlich ducrch Abz"ahlen der Lamellen am linken Rand der Cross-Section. + Die Fouriertransformierte stellt also ein geeignetes Mittel zur objektiven Messung der \dq Lamellarigkeit\dq{} dar. \subsection{Einfluss der Druckspannungen} Im Folgenden soll der Einfluss der Druckspannungen auf den Selbstorganisationsprozess diskutiert werden. - \ldots + \begin{figure}[h] + \includegraphics[width=12cm]{high_to_low_a.eps} + \caption{Simulationsergebnisse f"ur verschiedene $p_s$. Simulationsparameter: $p_b=0$, $p_c=0,0001$, $d_r=0,5$, $d_v=10$, $s=3 \times 10^{7}$} + \label{img:p_s_influence} + \end{figure} + In Abbildung \ref{img:p_s_influence} sind Simulationergebnisse mit variierten Druckspannungsparametern zu sehen. + Mit Verkleinerung des Wertes $p_s$ wird auch der Tiefenbereich in dem sich lamellare Ausscheidungen gebildet haben kleiner. + Gleichzeitig wird auch der Durchmesser der amorphen Lamellen kleiner. + Diese Beobachtungen best"atigen die Annahme, dass Druckspannungen ein Mechanismus, der zur Amorphisierung beitr"agt darstellen, und nicht allein die kohlenstoff-induzierte Amorphisierung f"ur Amorphisierung verantwortlich sind. + Da kleinere $p_s$ eine kleinere Amorphisierungswahrscheinlichkeit der kristallinen Nachbarschaft zur Folge haben, werden weniger amorphe Gebiete enstehen. + Die Druckspannungen fallen quadratisch mit der Entfernung ab. + Ein zuf"alliges amorphes Gebiet, das nicht direkt an eienr Ausscheidung anliegt wird daher viel wahrscheinlicher rekristallisieren. + Selbst ein neu entstandenes amorphes Gebiet direkt neben einer Ausscheidung kann nichtmehr durch die Druckspannungen allein stabilisiert werden. + Es wird nur amorph bleiben, wenn vor dem n"achsten Sto"s genug Kohlenstoff durch den Diffusionsprozess gewonnen wird und eine Stabilisierung auf Grund der kohelnstoff-induzierten Amorphisierungswahrscheinlichkeit ausreicht. + + EDIT: Linescan f"r $p_s=0,002$ und $p_s=0,004$. Ver"anderte Periodizit"at der Lamellen. Sch"arferes Maxima bei Ortsfrequenz Null. \subsection{Verteilung des Kohlenstoffs im Target} \begin{figure}[h] - \includegraphics[width=5cm]{really_all_z-z_plus1.eps} - \includegraphics[width=7cm]{ac_cconc_d.eps} - \caption{Amorph/Kristalline Struktur, Kohlenstoffverteilung und Druckspannungen in zwei aufeinander folgenden Ebenen $z$ und $z=1$ (links). Tiefenprofil des Kohlenstoffs in einem Target mit lamellaren Strukturen (rechts).} + \includegraphics[width=9cm]{really_all_z-z_plus1.eps} + \caption{Amorph/Kristalline Struktur, Kohlenstoffverteilung und Druckspannungen in zwei aufeinander folgenden Ebenen $z$ und $z=1$.} + \label{img:s_c_s_distrib} + \end{figure} + In Abbildung \ref{img:s_c_s_distrib} ist ein Querschnitt der Ebene $z$ und $z+1$ des Targets abgebildet. + Neben der amorph/kristallin Ansicht ist die Kohlenstoffverteilung und das Spannungsfeld der amorphen Ausscheidungen auf die kristalline $Si$-Matrix visualisiert. + Man erkennt, dass die amorphen und kristallinen Gebiete in aufeinanderfolgenden Ebenen komplement"ar angeordent sind. + Dies ist eine Folge der weiter oben erw"ahnten Kohlenstoffdiffusion. + Die amorphen Gebiete entziehen den anliegenden Ebenen den Kohlenstoff womit dort die Amophisierungswahrscheinlichkeit sinkt. + Die Tatsache dass sich der Kohlenstoff in den amorphen Gebieten befindet kann man durch Vergleich mit der Kohlenstoffverteilung erkennen. + Auch das Gebiet hoher Druckspannungen stimmt mit den amorphen Gebiet "uberein. + Dabei existieren die Druckspannungen noch bis in den Anfang des kristallinen Volumens. + Es f"allt auf, dass die Ausdehnung der amorphen Gebiete etwas gr"osser als das Gebiet mit hoher Kohlenstoffkonzentration ist. + Dieses amorphe Randgebiet ist auf Grund der Druckspannungen trotz des niedrigen Kohlenstoffgehalts amorph. + In den kristallinen Gebieten der amorph/kristallinen Grenzfl"ache reicht auch das Spannungsfeld nichtmehr aus um den amorphen Zustand zu stabilisieren. + + \begin{figure}[h] + \includegraphics[width=9cm]{ac_cconc_d.eps} + \caption{Cross-Section und Tiefenprofil des Kohlenstoffs in einem Target mit lamellaren Strukturen. Abgebildet ist der Kohlenstoff in amorphen und kristallinen Gebieten (schwarz), in kristallinen Gebieten (rot) und in amorphen Gebieten (gr"un).} \label{img:c_distrib} \end{figure} - In Abbildung \ref{img:c_distrib} \ldots + Die komplement"are Anordnung der amorph/kristallinen Gebiete in aufeinanderfolgenden Ebene wird nochmals in Abbildung \ref{img:c_distrib} deutlich. + Abgebildet ist die Cross-Section und ein zugeh"origes tiefenabh"angiges Kohlenstoffprofil der Simulation aus Abschnitt \ref{subsection:tem_sim_cmp}. + Bis zu einer Tiefe von $160 nm$ ist der komplette Kohlenstoff in kristallinen Volumina, da in diesem Tifenbereich noch garnichts Amorphes existiert. + Der lineare Anstieg der Kohlenstoffkonzentration ist eine Folge des linear gen"aherten Implantationsprofils. Mit Beginn der amorphen Lamellen sinkt der Kohlenstoffgehalt in den kristallinen Gebieten und steigt im Amoprhen. + Die Schwankungen der Kohlenstoffkonzentration in den amorphen Gebieten h"angt mit der komplement"aren Anordnung der amorphen Gebiete in aufeinanderfolgenden Ebenen zusammen. + Diese Schwankungen sind auch in der Kohlenstoffkonzentration in amorphen und kristallinen Gebieten zu erkennen. + Man erkennt dass abwechselnd Ebene mit grossem und kleinen amorphen Anteil vorliegen. \section{Simulation "uber den gesamten Implantationsbereich} -- 2.20.1