From e7ee0975c2d10fdfba3959bb8d7dca15b3a87987 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: hackbard Date: Tue, 20 Sep 2005 12:23:45 +0000 Subject: [PATCH] more updates ... --- nlsop/diplom/exp_befunde.tex | 64 +++++++++++++++++++++++++----------- nlsop/diplom/modell.tex | 27 +-------------- 2 files changed, 46 insertions(+), 45 deletions(-) diff --git a/nlsop/diplom/exp_befunde.tex b/nlsop/diplom/exp_befunde.tex index d2bd276..5124ed3 100644 --- a/nlsop/diplom/exp_befunde.tex +++ b/nlsop/diplom/exp_befunde.tex @@ -1,35 +1,61 @@ \chapter{Experimentelle Befunde} \label{chapter:exp_befunde} -Gegenstand dieser Arbeit ist die Umsetzung eines Modells, welches den Selbstorganisationsvorgang von lamellaren und sph"arischen $SiC_x$-Ausscheidungen an der vorderen Grenzfl"ache zur durchgehenden amorphen $SiC_x$-Schicht bei Hochdosis-Kohlenstoff-Implantation in Silizium erkl"aren soll. +Gegenstand dieser Arbeit ist die Umsetzung eines Modells, welches den Selbstorganisationsvorgang von lamellaren und sph"arischen $SiC_x$-Ausscheidungen an der vorderen Grenzfl"ache zur durchgehenden amorphen $SiC_x$-Schicht bei Hoch-dosis-Kohlenstoff-Implantation in Silizium erkl"aren soll. Die Entstehung solcher Ausscheidungen beobachtet man nur unter bestimmten Implantationsbedingungen. Im Folgenden sollen einige der experimentellen Ergebnisse bez"uglich der Bildung der geordneten Ausscheidungen aus \cite{maik_da} zusammengefasst werden. - \subsection{Temperaturabh"angigkeit} - - Die Implantationstemperatur muss hoch genug sein, um eine komplette Amorphisierung des Targets, und gleichzeitig niedrig genug, um die Kristallisation amorpher Ausscheidungen zu kubischen $3C-SiC$ zu verhindern. - F"ur Kohlenstoff in Silizium sind Temperaturen zwischen $150$ und $400 \, ^{\circ} C$ geeignet. - Da bei diesen Temperaturen kaum Amorphisierung zu erwarten ist, muss sehr viel Kohlenstoff implantiert werden, was letztendlich zur Nukleation kohlenstoffreicher amorpher $SiC_x$-Ausscheidungen f"uhrt. - - - Neben Kohlenstoffimplantation in Silizium wurden solche Ausscheidungen auch in Hochdosis-Sauerstoffimplantation in Silizium, $Ar^+$ in Saphir und $Si^+$ in $SiC$ \cite{van_ommen,specht,ishimaru} gefunden. - Entscheidend ist eine Dichtereduktion des Materialsystems bei der Amorphisierung, worauf im n"achsten Abschnitt eingegangen wird. - - \subsection{Lage und Asubreitung der durchgehenden amorphen Schicht} + \section{Lage und Ausdehnung der amorphen Phasen} \begin{figure}[h] \includegraphics[width=12cm]{k393abild1_.eps} - \caption{Hellfeld-TEM-Abbildung einer bei $150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ mit $180 keV \quad C^+$ implantierten $Si$-Probe mit einer Dosis von $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$. (L: amorphe Lamellen, S: sph"arische amorphe Ausscheidungen)} + \caption{Hellfeld-TEM-Abbildung einer bei $150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ mit $180 keV \quad C^+$ implantierten $Si$-Probe mit einer Dosis von $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$. (L: amorphe Lamellen, S: sph"arische amorphe Ausscheidungen) \cite{maik_da}} \label{img:xtem_img} \end{figure} - Abbildung \ref{img:xtem_img} zeigt eine TEM-Aufnahme einer mit $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$ inplantierten Probe. + Abbildung \ref{img:xtem_img} zeigt eine Cross-Section TEM-Aufnahme einer mit $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$ $180 keV \, C^{+}$-inplantierten Probe. Die hellen Gebiete sind amorph, dunkle Gebiete kristallin. - In einer Tiefe von ungef"ahr $300 nm$ beginnt die amorphe durchgehende Schicht. + In einer Tiefe von ungef"ahr $300 nm$ beginnt die durchgehende amorphe Schicht. An der vorderen Grenzfl"ache sind die lamellaren und sph"arischen $SiC_x$-Ausscheidungen zu erkennen. Diese erstrecken sich "uber einen Tiefenbereich von ca. $100 nm$. - Im rechten Teil von Abbildung \ref{img:xtem_img} sieht man einen vergr"o"serten Ausschnitt der vorderen Grenzfl"ache. - Man erkennt die regelm"a"sige Anordnung der lamellaren Ausscheidungen ($L$) in Abst"anden, die ungef"ahr der H"ohe der Ausscheidungen selbst entspricht. Die Lamellen sind parallel zur Targetoberfl"ache ausgerichtet. - - \subsection{Kohlenstoffverteilung} + Die H"ohe der Ausscheidungen betr"agt ungef"ahr $3 nm$. + Im rechten Teil von Abbildung \ref{img:xtem_img} sieht man einen vergr"o"serten Ausschnitt der vorderen Grenzfl"ache. + Man erkennt die regelm"a"sige Anordnung der lamellaren Ausscheidungen ($L$) in Abst"anden, die ungef"ahr der H"ohe der Ausscheidungen selbst entsprechen. + + \begin{figure}[!h] + \begin{center} + \includegraphics[width=6cm]{uni-logo.eps} + \end{center} + \caption{Mittels TEM bestimmte Position und Ausdehnung amorpher Phasen in bei $150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ implantierten Proben in Abh"angigkeit von der implantierten Dosis. \cite{maik_da}} + \label{img:lua_vs_d} + \end{figure} + \begin{figure}[h] + \includegraphics[width=12cm]{temdosisai1.eps} + \caption{Hellfeld-TEM-Abbildung der Schichtstruktur der bei $150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ implantierter Proben mit Dosen von: $a)$ $1,0$, $b)$ $2,1$, $c)$ $3,3$ und $d)$ $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$. \cite{maik_da}} + \label{img:temdosis} + \end{figure} + Die Lage und Ausdehnung der Lamellen sowie der durchgehenden amorphen Schicht ist abh"angig von der implantierten Dosis. + Abbildung \ref{img:lua_vs_d} zeigt die in \cite{maik_da} mittels TEM bestimmte Position und Ausdehnung amorpher Phasen unter denselben Implantationsbedingungen abh"angig von der Dosis. + In Abbildung \ref{img:temdosis} sind die dazugeh"origen Hellfeld-TEM-Abbildungen zu den ersten vier Dosen abgebildet. + Die mit $R_{max}$ gekennzeichnete Linie in Abbildung \ref{img:lua_vs_d} gibt die Position des Kohlenstoffkonzentrationsmaximums an, welches f"ur kleine Dosen mittels {\em TRIM} und f"ur hohe Dosen durch RBS- und TEM-Messungen bestimmt wurde. + F"ur die kleinste Dosis von $1,0 \times 10^{17} cm^{-2}$ wird keine durchgehende amorphe Schicht beobachtet. + Stattdessen kann man zahlreiche $3 nm$ gro"se, teilweise zusammenwachsende amorphe Einschl"usse erkennen. + F"ur Dosen oberhalb $1,0 \times 10^{17} cm^{-2}$ entstehen durchgehende amorphe Schichten. + Gut zu erkennen ist, dass sich die, mit steigender Dosis anwachsende durchgehende Schicht um das Kohlenstoffverteilungsmaximum erstreckt. + Wie man in Abbildung \ref{img:temdosis} gut erkennen kann, bilden sich die lamellaren Ausscheidungen an der vorderen Grenzfl"ache zur durchgehenden amorphen Schicht erst ab einer Dosis von $3,3 \times 10^{17} cm^{-2}$. + + \section{Temperaturabh"angigkeit} + + Die Ausdehnung + Die Implantationstemperatur muss hoch genug sein, um eine komplette Amorphisierung der Targetoberfl"ache, und gleichzeitig niedrig genug, um die Kristallisation amorpher Ausscheidungen zu kubischen $3C-SiC$-Pr"azipitaten zu verhindern. + F"ur Kohlenstoff in Silizium sind Temperaturen zwischen $150$ und $400 \, ^{\circ} C$ geeignet. + + + Neben Kohlenstoffimplantation in Silizium wurden solche Ausscheidungen auch in Hochdosis-Sauerstoffimplantation in Silizium, $Ar^+$ in Saphir und $Si^+$ in $SiC$ \cite{van_ommen,specht,ishimaru} gefunden. + Entscheidend ist eine Dichtereduktion des Materialsystems bei der Amorphisierung, worauf im n"achsten Abschnitt eingegangen wird. + + \section{Kohlenstoffverteilung} + + Da bei diesen Temperaturen kaum Amorphisierung zu erwarten ist \cite{kaum_amorph_bei_high_t}, muss sehr viel Kohlenstoff implantiert werden, was letztendlich zur Nukleation kohlenstoffreicher amorpher $SiC_x$-Ausscheidungen f"uhrt \cite{c_beguenstigt_amorph}. + Diese diff --git a/nlsop/diplom/modell.tex b/nlsop/diplom/modell.tex index d16fb32..78563c2 100644 --- a/nlsop/diplom/modell.tex +++ b/nlsop/diplom/modell.tex @@ -1,32 +1,7 @@ \chapter{Modell} \label{chapter:modell} - \section{Implantationsbedingungen f"ur nanometrische Ausscheidungen} - - Gegenstand dieser Arbeit ist die Umsetzung eines Modells, welches den Selbstorganisationsvorgang von lamellaren und sph"arischen $SiC_x$-Ausscheidungen an der vorderen Grenzfl"ache zur durchgehenden amorphen $SiC_x$-Schicht erkl"aren soll. - Die Entstehung solcher Ausscheidungen beobachtet man nur unter bestimmten Implantationsbedingungen. - Die Implantationstemperatur muss hoch genug sein, um eine komplette Amorphisierung des Targets, und gleichzeitig niedrig genug, um die Kristallisation amorpher Ausscheidungen zu kubischen $3C-SiC$ zu verhindern. - F"ur Kohlenstoff in Silizium sind Temperaturen zwischen $150$ und $400 \, ^{\circ} C$ geeignet. - Da bei diesen Temperaturen kaum Amorphisierung zu erwarten ist, muss sehr viel Kohlenstoff implantiert werden, was letztendlich zur Nukleation kohlenstoffreicher amorpher $SiC_x$-Ausscheidungen f"uhrt. - \begin{figure}[h] - \includegraphics[width=12cm]{k393abild1_.eps} - \caption{Hellfeld-TEM-Abbildung einer bei $150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ mit $180 keV \quad C^+$ implantierten $Si$-Probe mit einer Dosis von $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$. (L: amorphe Lamellen, S: sph"arische amorphe Ausscheidungen)} - \label{img:xtem_img} - \end{figure} - - Abbildung \ref{img:xtem_img} zeigt eine TEM-Aufnahme einer mit $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$ inplantierten Probe. - Die hellen Gebiete sind amorph, dunkle Gebiete kristallin. - In einer Tiefe von ungef"ahr $300 nm$ beginnt die amorphe durchgehende Schicht. - An der vorderen Grenzfl"ache sind die lamellaren und sph"arischen $SiC_x$-Ausscheidungen zu erkennen. - Diese erstrecken sich "uber einen Tiefenbereich von ca. $100 nm$. - Im rechten Teil von Abbildung \ref{img:xtem_img} sieht man einen vergr"o"serten Ausschnitt der vorderen Grenzfl"ache. - Man erkennt die regelm"a"sige Anordnung der lamellaren Ausscheidungen ($L$) in Abst"anden, die ungef"ahr der H"ohe der Ausscheidungen selbst entspricht. - Die Lamellen sind parallel zur Targetoberfl"ache ausgerichtet. - - Neben Kohlenstoffimplantation in Silizium wurden solche Ausscheidungen auch in Hochdosis-Sauerstoffimplantation in Silizium, $Ar^+$ in Saphir und $Si^+$ in $SiC$ \cite{van_ommen,specht,ishimaru} gefunden. - Entscheidend ist eine Dichtereduktion des Materialsystems bei der Amorphisierung, worauf im n"achsten Abschnitt eingegangen wird. - - \section{Formulierung des Modells} + %\section{Formulierung des Modells} Im Folgenden soll auf das Modell zur Bildung dieser geordneten amorphen Ausscheidungen eingegangen werden. Es wurde erstmals in \cite{vorstellung_modell} vorgestellt. -- 2.20.1