聚焦離子束刻蝕硅表面的微觀效應模擬分析.pdf

1、聚焦離子束(FIB)是一種結合微細加工和微區(qū)分析功能的新技術，能對不同材料微區(qū)進行無掩膜、高精度加工和改性。論文以FIB刻蝕硅表面的微觀效應為對象，分別研究了離子注入和離子濺射的過程及其晶面效應。以實驗方法探究了FIB濺射刻蝕不同硅基底的晶面效應現(xiàn)象，提出了晶面效應的成因假設。運用分子動力學(MD)方法建立了離子注入和離子濺射的模擬模型。通過對粒子分布的分析和模擬形貌的研究，深入理解了離子與基底硅原子的微觀作用機制，驗證了晶面效應，并且

2、驗證了模擬模型的有效性。在此基礎上，分析并驗證了提出的晶面效應的成因假設。論文的主要內容如下:
　　1、實驗獲得了FIB濺射刻蝕不同硅基底的晶面效應現(xiàn)象，分析認為濺射刻蝕的晶面效應與濺射產額和硅基底的晶面結構直接相關。提出晶面效應的成因假設:基底原子排列的差異影響入射離子與基底原子碰撞過程的能量傳遞，且濺射刻蝕的形貌差異與濺射產額差異呈正相關。
　　2、基于FIB與固體材料表面相互作用的理論，運用分子動力學方法分別建立了離子

3、注入和離子濺射的模擬模型，并闡述了用于分析MD模擬結果的性質量的定義及其計算方法。
　　3、以模擬單個鎵離子與基底硅原子的碰撞過程為切入點，深入理解了離子與基底硅原子的微觀作用機制。通過共近鄰分析(CNA)法分析基底CNA缺陷的分布，研究了離子注入硅基底的非晶體化過程和晶面效應。將模擬結果與實驗結果進行了對比分析，表明建立的模擬模型是準確有效的。
　　4、詳細分析了FIB濺射刻蝕不同硅基底的過程，從濺射形貌、濺射產額和鎵離子