Untersuchung der Effekte niederenergetischen Ionen-Beschusses in Kohlenstoff- uind Siliziumsystemen auf der Grundlage von Molekulardynamik-Simulationen

• Main Author: Uhlmann, Sylke
• Other Authors: TU Chemnitz, Fakultät für Naturwissenschaften
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Universitätsbibliothek Chemnitz 1997
• Subjects: ddc:530
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-199700319; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-199700319; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/4071/diss.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/4071/diss.ps; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/4071/19970031.txt

Die Dissertation beschaeftigt sich mit der Analyse ballistischer Effekte, diein der Wechselwirkung niederenergetischer Ionen mit Oberflaechen kovalenter Festkoerper auftreten. Im Mittelpunkt stehen dabei Kohlenstoff- und Siliziumsysteme und Ionenenergien unter 100 eV. Das Eindringverhalten der hyperthermischen Atome unter die oberste Atomlage wird analysiert,woraus sich Schwellenergien fuer das Eindringen selbst sowie fuer die Erzeugung permanenter Gitterdefekte, die sogenannte Displacement-Energie, ergeben. Molekulardynamik-Simulationen (MD) bilden ein leistungsfaehiges Werkzeug fuer die Untersuchung dieser Prozesse. Die fuer die Berechnung der interatomaren Kreafte verwendete Dichtefunktional-Tight-Binding-Methode (DFTB)bietet bei vertretbarem rechentechnischen Aufwand eine hohe Genauigkeit bei der Beschreibung von Defekt-Topologien, Oberflaechenrekonstruktionen und amorphen Netzwerken.Die Displacement-Energien werden entsprechend ihrer Orientierungsabhaengigkeit fuer Diamant und Silizium diskutiert, wobei gleichzeitig die Umordnungsmechanismen und Defekte analysiert werden. Ein MD-Verfahren fuer die Bestimmung der ballistischen Eindringschwelle von Ionen in Oberflaechen wird vorgestellt, welches die Berechnung der Minimal-Ionenenergie fuer das Eindringen von Atomen unter die oberste Lage selbst komplizierter Oberflaechen erlaubt. Die Eindringschwelle sowie die Energieabhaengigkeit des Eindringquerschnittes fuer auf eine Si(100)-Oberflaeche auftreffende Siliziumatome werden diskutiert.Computersimulationen des Beschusses von amorphem Kohlenstoff mit Kohlenstoffatomen fuehren auf eine Spezifikation des Subplantationsmodells. Unter Beschuss wird die Ausbildung einer leerstellenreichen Oberflaechenschicht, einer Zwischenschicht mit einer hohen Zahl schwach gebundener Atome, sowie einer Schicht mit fortschreitender Anreicherung sp3-gebundener Atome beobachtet. Die Minimalenergie fuer die Ausbildung der Zwischenschicht wird mit 10 eV bestimmt.