聚焦離子束刻蝕硅表面的微觀效應(yīng)模擬分析.pdf

1、聚焦離子束(FIB)是一種結(jié)合微細加工和微區(qū)分析功能的新技術(shù)，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(yīng)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(yīng)。以實驗方法探究了FIB濺射刻蝕不同硅基底的晶面效應(yīng)現(xiàn)象，提出了晶面效應(yīng)的成因假設(shè)。運用分子動力學(xué)(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(yīng)，并且

2、驗證了模擬模型的有效性。在此基礎(chǔ)上，分析并驗證了提出的晶面效應(yīng)的成因假設(shè)。論文的主要內(nèi)容如下:
　　1、實驗獲得了FIB濺射刻蝕不同硅基底的晶面效應(yīng)現(xiàn)象，分析認為濺射刻蝕的晶面效應(yīng)與濺射產(chǎn)額和硅基底的晶面結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。提出晶面效應(yīng)的成因假設(shè):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(chǎn)額差異呈正相關(guān)。
　　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(xué)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(jié)果的性質(zhì)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(yīng)。將模擬結(jié)果與實驗結(jié)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(chǎn)額和鎵離子