聚焦离子束刻蚀硅表面的微观效应模拟分析

发布时间：2020-02-01 08:22

【摘要】：聚焦离子束(FIB)是一种结合微细加工和微区分析功能的新技术,能对不同材料微区进行无掩膜、高精度加工和改性。论文以FIB刻蚀硅表面的微观效应为对象,分别研究了离子注入和离子溅射的过程及其晶面效应。以实验方法探究了 FIB溅射刻蚀不同硅基底的晶面效应现象,提出了晶面效应的成因假设。运用分子动力学(MD)方法建立了离子注入和离子溅射的模拟模型。通过对粒子分布的分析和模拟形貌的研究,深入理解了离子与基底硅原子的微观作用机制,验证了晶面效应,并且验证了模拟模型的有效性。在此基础上,分析并验证了提出的晶面效应的成因假设。论文的主要内容如下:1、实验获得了 FIB溅射刻蚀不同硅基底的晶面效应现象,分析认为溅射刻蚀的晶面效应与溅射产额和硅基底的晶面结构直接相关。提出晶面效应的成因假设:基底原子排列的差异影响入射离子与基底原子碰撞过程的能量传递,且溅射刻蚀的形貌差异与溅射产额差异呈正相关。2、基于FIB与固体材料表面相互作用的理论,运用分子动力学方法分别建立了离子注入和离子溅射的模拟模型,并阐述了用于分析MD模拟结果的性质量的定义及其计算方法。3、以模拟单个镓离子与基底硅原子的碰撞过程为切入点,深入理解了离子与基底硅原子的微观作用机制。通过共近邻分析(CNA)法分析基底CNA缺陷的分布,研究了离子注入硅基底的非晶体化过程和晶面效应。将模拟结果与实验结果进行了对比分析,表明建立的模拟模型是准确有效的。4、详细分析了 FIB溅射刻蚀不同硅基底的过程,从溅射形貌、溅射产额和镓离子与CNA缺陷分布的差异性研究了离子溅射的晶面效应,分析了晶面效应的成因,验证了提出的假设。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ127.2;TB306

【参考文献】

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本文编号：2575340