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20 \graphicspath{{../img}}
25 \title{Vorstellung der Diplomarbeit}
26 \subtitle{Monte-Carlo-Simulation von selbstorganisierten nanometrischen $SiC_x$-Ausscheidungen in $C^+$-implantierten Silizium}
27 \author[F. Zirkelbach]{Frank Zirkelbach \\ \texttt{frank.zirkelbach@physik.uni-augsburg.de}}
29 Institut f"ur Physik\\
30 Lehrstuhl f"ur Experimentalphysik IV\\
33 \date{10. November 2005}
34 %\pgfdeclareimage[width=1.5cm]{lst-logo}{Lehrstuhl-Logo}
35 %\logo{\pgfuseimage{lst-logo}}
37 %\beamerdefaultoverlayspecification{<+->}
42 \frametitle{"Uberblick}
43 \tableofcontents[currentsubsection]
52 \frametitle{"Uberblick}
53 \tableofcontents%[pausesections]
56 \section{Einf"uhrung und Grundlagen}
58 \subsection{Einf"uhrung}
61 \frametitle{Einf"uhrung}
62 \framesubtitle{Ionenimplantation}
63 \begin{block}{Funktionsweise}
65 \item Ionisation des Atoms/Molek"uls
66 \item Beschleunigung im elektrischen Feld ($500 \, eV - 1 \, GeV$)
67 \item Bestrahlung eines Festk"orpers
71 $\Rightarrow$ Modifikation oberfl"achennaher Schichten
72 \begin{block}{Anwendung}
73 Dotierung von Halbleiterkristallen
78 \frametitle{Einf"uhrung}
79 \framesubtitle{Ionenimplantation}
80 \begin{block}{Vorteile}
82 \item exakte Kontrollierbarkeit der implantierten Menge
83 \item Reproduzierbarkeit
86 \item frei w"ahlbare Implantationstemperatur
87 \item unabh"angig von der chemischen L"oslichkeitsgrenze
93 \frametitle{Einf"uhrung}
94 \framesubtitle{Selbstorganisation}
97 \only<1>{\includegraphics[height=6.5cm]{ripple_bh}}
98 \only<2>{\includegraphics[height=6.5cm]{bin_leg}}
99 \only<3>{\includegraphics[height=6.5cm]{bolse2}}
102 \item<1-> Riffelformation auf der Targetoberfl"ache
103 \item<2-> separierte Phasen bei der Bestrahlung bin"arer Legierungen
104 \item<3-> periodische Rissbildung bei der Bestrahlung mit schnellen und schweren Ionen
109 \subsection{Ion-Festk"orper-Wechselwirkung}
112 \frametitle{Grundlagen}
113 \framesubtitle{Abbremsung der Ionen}
115 \begin{block}{nuklearer Bremsquerschnitt}
116 elastischer Sto"s mit Atomkernen des Targets\\
117 $S_n(E) = \int_0^{T_{max}} T d \sigma$
120 \begin{block}{elektronischer Bremsquerschnitt}
121 inelastischer Sto"s mit Elektronen des Targets\\
122 $S_e(E) = k_L \sqrt{E}$
125 \begin{block}{Bremskraft}
126 $- \frac{\partial E}{\partial x} = N \Big( S_n(E) + S_e(E) \Big)$
130 \subsection[TRIM]{Die Monte-Carlo-Simulation TRIM}
133 \frametitle{Grundlagen}
134 \framesubtitle{Die Monte-Carlo-Simulation TRIM}
135 \begin{block}{Prinzip}
137 \item Verfolgung einer Vielzahl von Teilchenbahnen
139 \item Start mit gegebener Energie, Position und Richtung
141 \item Geradlinige Bewegung innerhalb freier Wegl"ange
143 \item Energieverlust durch St"o"se
145 \item Terminiert wenn $E_{Ion} < E_d$
147 \item Abbildung von Zufallszahlen auf:
149 \item freie Wegl"ange $l$
150 \item Sto"sparameter $p \quad \Rightarrow$ Ablenkwinkel $\Theta \Rightarrow \Delta E$
151 \item Azimutwinkel $\Phi$
157 \section{Experimentelle Befunde und Modell}
159 \subsection{Experimentelle Befunde}
162 \frametitle{Experimentelle Befunde}
163 \framesubtitle{Lage und Ausdehnung amorpher Phasen}
165 \includegraphics[height=5.5cm]{k393abild1_pres.eps}
168 {\scriptsize\bf Hellfeld-TEM-Abbildung: $180 \, keV \, C^+ \rightarrow (100)Si$, $T = 150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$, $D = 4.3 \times 10^{17} cm^{-2}$}
173 \frametitle{Experimentelle Befunde}
174 \framesubtitle{Lage und Ausdehnung amorpher Phasen}
177 \includegraphics[width=5.5cm]{a-d.eps}
178 {\scriptsize Amorphe Phasen in Abh"angigkeit der Dosis bei $T=150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$}
180 \includegraphics[width=5.5cm]{a-t.eps}
181 {\scriptsize Amorphe Phasen in Abh"angigkeit der Temperatur f"ur die Dosis $D=4.3 \times 10^{17} cm^{-2}$}
186 \frametitle{Experimentelle Befunde}
187 \framesubtitle{Kohlenstoffsegregation}
189 \includegraphics[width=10cm]{eftem.eps}
190 {\scriptsize Hellfeld-TEM- und Elementverteilungsaufnahme. $D=4.3 \times 10^{17} cm^{-2}$, $T=200 \, ^{\circ} \mathrm{C}$.}
199 \includegraphics[width=8cm]{modell_ng.eps}
203 \item "Uberschreitung der S"attigungsgrenze von $C$ in $c-Si$\\
204 $\rightarrow$ Nukleation sph"arischer $SiC_x$-Ausscheidungen
206 \item hohe Grenzfl"achenenergie f"ur $3C-SiC$ in $c-Si$\\
207 $\rightarrow$ Ausscheidungen sind amorph
209 \item Dichtereduktion des amorphen $SiC_x$\\
210 $\rightarrow$ laterale Druckspannungen
212 \item amorphe Gebiete als Senke f"ur den Kohlenstoff\\
213 $\rightarrow$ Abbau der $C$-"Ubers"attigung in $c-Si$
217 \section{Simulation und Ergebnisse}
219 \subsection{Simulation}
222 \frametitle{Simulation}
223 \framesubtitle{Unterteilung des Targets}
227 \frametitle{Simulation}
228 \framesubtitle{Algorithmus - Amorphisierung/Rekristallisation}
232 \frametitle{Simulation}
233 \framesubtitle{Algorithmus - Kohlenstoffeinbau}
237 \frametitle{Simulation}
238 \framesubtitle{Algorithmus - Diffusion/Sputtern}
241 \subsection{Ergebnisse}
244 \frametitle{Ergebnisse}
245 \framesubtitle{Simulation bis $300 \, nm$ Tiefe}
249 \frametitle{Ergebnisse}
250 \framesubtitle{Simulation "uber den gesamten Implantationsbereich}
253 \section{Zusammenfassung und Ausblick}
256 \frametitle{Zusammenfassung}
260 \frametitle{Ausblick}
264 \frametitle{Danksagung}
266 \item Prof. Dr. Bernd Stritzker
267 \item PD Volker Eyert
268 \item PD J"org Lindner
269 \item Dipl. Phys. Maik H"aberlen
270 \item Dipl. Phys. Ralf Utermann
271 \item EP4 + Diplomanden