Project Details
Projekt
Atomistische Simulation der Selbstorganisation bei der Ionenstrahlerosion
Applicant
Dr. Karl-Heinz Heinig
Subject Area
Theoretical Condensed Matter Physics
Term
from 2007 to 2014
Project identifier
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 32645656
Die dominierenden Mechanismen der Musterbildung durch Ionenerosion von Oberflächen elementarer Halbleiter sollen durch physikalische Modellierungen und atomistische Computersimulationen aufgeklärt werden. Die millionenfache Berechnung atomistischer Stoßkaskaden und der nachfolgenden atomaren Relaxationen erfolgt auf experimentellen Raum- und Zeitskalen, wobei erstmalig die in unserem Vorgängerprojekt P2 entwickelte TRIMkMC-Methode umfassend zum Einsatz kommen soll. Basierend auf den Ergebnissen der Forschergruppe in den alten Teilprojekten P2-P5 werden die theoretischen Untersuchungen auf 3 Probleme fokussiert, die jeweils im Sinne eines Multiskalenansatzes gemeinsam mit den anderen theoretischen Projekten P1 und P10 eine Aufklärung erfahren sollen: 1) Glättende Wirkung ionenstrahl-induzierter hangabwärts gerichteter MasseströmeDie glättende Wirkung der Ionen bei nahezu senkrechtem Einfall wurde wegen der Musterbildungs-katalysierenden Wirkung kleinster Metallkontaminationen in der ersten Förderperiode erst spät erkannt und deshalb unzureichend untersucht. Bei kleinen Ionenenergien bilden sich asymmetrische Einschlagkrater mit hangabwärts erhöhtem Masseauswurf, welche in P10 berechnet und in vorliegendem Projekt P2 als Eingangsdaten für kinetische Monte-Carlo (kMC) Simulationen verwendet werden. Für höhere Ionenenergien führt die asymmetrische Rückstoßatom- und Leerstellenverteilung zu einem Massestrom mit Glättungswirkung, was mit dem neuen TRIMkMC-Simulationsprogramm untersucht werden soll.2) Musterbildungs-katalysierende Wirkung kleinster MetallkonzentrationenDer katalytische Mechanismus der Metallatom-gestützten Oberflächenstrukturierung wird in P3-P5 experimentell untersucht und soll in P2 durch Modellierung und atomistische Multikomponenten-TRIMkMC-Computersimulationen aufgeklärt werden. Die TRIMkMC-Methode erlaubt die Beschreibung der Phasenbildung/-separation von Metall/Silicid/Halbleiter und deren Rückkopplung auf die Ionenstrahlerosion. In Zusammenarbeit mit P4 sollen die Muster- und SiOx- bzw. SiNx-Phasenbildung bei der Erosion mit O+- und N+-Ionen mit der TRIMkMC-Methode untersucht werden.3) Ge-Oberflächenmuster mit superschweren ClusterionenDie neuen Phänomene der ausgeprägten Ge-Oberflächenmuster mit superschweren Bi3-Clusterionen in P9 sollen modelliert und simuliert werden. Das Musterbildungsmodell basierend auf kleinsten kurzzeitigen Ge-Schmelzen mit 5%iger Volumenänderung und Bi-Segregation wird ausgebaut, ein Simulationsprogramm wird entwickelt und mit Teilprojekt P9 überprüft.
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