Blog

Elektron Yaklaşımı 
Elektron Yaklaşımı  Bu yöntem bugün neredeyse her son teknoloji ürünü DFT koduna dahil edilmiştir. Mevcut simülasyon yöntemlerinin, özellikle deneyler ve teori arasındaki niceliksel karşılaştırmalara ilişkin olarak genişlemesine rağmen, STM teorisinin ana yapısı olmaya devam ediyor. Bu yöntemde, tünelleme akımı, STM ucunun konumundaki durumların yerel yoğunluğuyla orantılıdır. Burada I tünelleme akımı, En kristal elektronların öz durumları, EF Fermi seviyesi, Vbias ön gerilim ve n elektron yoğunluğudur. Birçok standart durumda, örneğin moleküler adsorpsiyon veya yüzey rekonstrüksiyon araştırmalarında, model, genellikle gözlemlenen dalgalanma değerlerini yeniden üretmese de, yüzey topografyasının güvenilir bir nitel resmini sağlar. Kolay modelleme: Tersoff-Hamann modelini uygulama Deneysel görüntülerin ince özelliklerini bile aydınlatmak için kullanılan, Bardeen yöntemiyle ilk ilkelerden tünelleme akımlarını hesaplamaya yönelik sayısal yöntemler zaten oldukça ilerlemiştir (aşağıdaki bölümlere bakın). Bununla birlikte, pratik bir bakış açısıyla, oldukça zahmetli ve dolayısıyla çok zaman alan model hesaplamaları olmaksızın deneylerin anlaşılması sıklıkla istenir. Prensip olarak, yalnızca analiz edilen yüzeyin elektronik yapısını temel alan TH modeli, işte bu kadar kolay bir yöntem sağlar. Özellikle, DFT'deki gelişmiş kodlar genellikle sabit yoğunluklu konturları hesaplamak için bir arayüzle birlikte geldiğinden, simüle edilmiş görüntüler basit bir şekilde hesaplanabilir. Bu bağlamda, yöntemin güvenilir olduğu sınırlar belirlenmeye ve belirli bir tünel açma akımına kabaca karşılık gelen yoğunluk konturu değeri tahmin edilmeye çalışılır. Akımları hesaplamak için Bardeen yöntemi, birazdan göstereceğimiz uygun yaklaşımlarla basitleştirilirse, bu hedeflerin her ikisine de ulaşılabilir. TH modelinin güvenilirliği ile ilgili olarak aşağıdaki kriterler yeterli görünmektedir: • Yüzey ve uç arasında önemli kimyasal etkileşimler yoktur. Uç-numune ayrımının deneysel ölçüsü, uygulanan öngerilim gerilimi ve tünelleme akımı R = Vbias/I oranı tarafından verilen tünel açma direnci R, farklı sistemler ve deneysel koşullar için büyük ölçüde farklılık gösterdiğinden, bu koşulu ölçmek önemsiz değildir. . Metal yüzeylerde mesafe 5–6 ̊A'den büyük olmalıdır. Bu, ortam ortamı ve çok düşük öngerilim voltajları (80 meV'den az) için 10–100 MΩ'luk bir tünelleme direnci R'ye karşılık gelir. Bu tahmine sıcaklık girer, çünkü geçiş yapan elektronların termal ortamı, elastik tünelleme koşulu altında bile önemli ölçüde daha yüksek sayıda nihai duruma ulaşmalarına izin verir: ortam koşulları altında, başlangıç ve son durumlar arasındaki enerji farkı yaklaşık 80 meV kadar farklılık gösterebilir. Bu nedenle, deneysel tünel açma direnci (örneğin, -1 mV ön gerilim ve 1 nA akım için) ve dolayısıyla mesafe tahmini oldukça yanıltıcı olabilir. Tüm olası geçişlerin açık hesaplamalarından elde edilen gerçek değerlerle karşılaştırıldığında, bu koşullar altındaki tahmin, bir veya iki büyüklük sırası kadar çok düşüktür. Kısacası termal uyarımlar, artan öngerilim voltajlarına benzer bir etkiye sahiptir. Yarı iletkenlerde ilgili problem, değerlik bandının üst bant kenarına göre Fermi seviyesinin tam konumudur. Bu durumda, aynı koşul (100 MΩ tünel direnci), seçilen öngerilim voltajı yarı iletken yüzeyin yalnızca çok az durumunu içeriyorsa çok küçük mesafelere yol açabilir. Bununla birlikte, öngerilim voltajı yeterince yüksekse (örneğin 2 V'un üzerinde), o zaman bu koşul genellikle yeterlidir. • STM ucunun elektron durumlarının tipik uzunluk ölçeğinin oldukça üzerinde olan yüzey yapılarının bir özellik boyutu. Bir uç durumunun tipik uzunluk ölçeği, uç metalinin atomlar arası mesafesinin yaklaşık yarısı kadar olduğundan, bu durumu ölçmek çok daha kolaydır; bu nedenle bir ile iki ̊A arasındadır. Serbest elektron Nedir elektron - mi Proton nötron elektron Elektron kütlesi Elektron neyden oluşur Proton ve elektron kütlesi Elektron yükü Elektron özellikleri Bu değerin çok üzerindeki özellik boyutları için uç durumlarının kesin geometrisi, geçerli konturun şekline belirleyici bir şekilde girmeyecektir. Yüksek çözünürlüklü taramalarda, yani atomik çözünürlüklü taramalarda bu koşulun genel olarak sağlanmadığı açıktır. Diğer tüm durumlarda, bir simülasyonda STM ipucunun açık yapısını göz ardı etmek oldukça güvenlidir. Bu koşullar altında, sabit akım konturu, yüzeyin yük yoğunluğu konturu ile benzersiz bir şekilde ilişkilendirilebilir. Bu, aşağıdaki şekilde yapılabilir. Çoğu DFT kodu, belirli bir enerji aralığındaki yük yoğunluğunu özetleyen bir özellik içerir. −Vbias'lık bir bias voltajı için, EF − Vbias'tan EF'e kadar olan aralığın yoğunluğunun hesaplanmasıyla başlanır. Belirli bir akım değeri için uygun kontur, aşağıdaki yaklaşımlarla tahmin edilebilir: 1. Tünel açma akımının büyük kısmı, yaklaşık 2 ̊A yarıçaplı küçük bir enine kesitten geçer. 2. Yüzey durumlarının (ve uç durumlarının) bozunum uzunluğu, Φ ≈ 4 eV çalışma fonksiyonuna sahip bir metal yüzeyin Fermi seviyesindeki bir elektron durumunun bozunma uzunluğuna eşittir. Durumun dalga fonksiyonu bu nedenle (atomik birimlerde) 3. Bardeen integralindeki yüzey ve uç durumlarının evrişimi, ψörnek ≈ χtip ayarlanarak ve integraldeki ilk terimin farkla aynı büyüklükte olduğu varsayılarak basitleştirilir. Burada C bir sabiti, ∆S dalga fonksiyonu örtüşme alanını ve n elektron yoğunluğunu gösterir. Tüm sabitler bilindiğinden, tahmin basittir ve verim sağlar. 1 nA'lik bir akım değeri için, örneğin metal bir yüzey üzerinde, uygun yük yoğunluğu konturu 2 · 10−4 ̊A−3 olacaktır. Bir transfer Hamilton yaklaşımında, numune ve uçtan oluşan iki alt sistem ayrı varlıklar olarak ele alınır. Bu yaklaşım aynı zamanda Bardeen yaklaşımı olarak da bilinir. Tünel açma akımı daha sonra denklem ile tanımlanır. Burada χν, STM ucunun Eν enerjisine sahip özdurumlarıdır, ψμ, Eμ enerjisine sahip yüzeyin özdurumlarıdır. İntegral, numune ve uç arasındaki ayırma yüzeyi S boyunca uzanır, toplam, Fermi seviyesinden belirli bir aralık içindeki tüm özdurumları içerir. Bu aralık, örneğin STM içindeki sıcaklık gibi deneysel koşullar tarafından belirlenir. Bu ifadeden, yüzeyin üzerindeki vakum aralığındaki dalga fonksiyonlarının kalitesinin, deneyler ve simülasyonlar arasında iyi bir uyum için belirleyici olduğu açıktır. Aslında en uygun açılım yanal yönde 2 boyutlu Fourier açılımıdır. Bu bağlamda, atomik orbitallerin (LCAO) lineer kombinasyonlarının dezavantajı, çok hızlı bir şekilde boşluğa bozunmalarıdır, bu da belirli bir mesafedeki akımları ve dalgalanmaları güvenilmez hale getirir.

Hızlı Ağır İyon İzleri – Nanomalzeme Mühendisliği Ödevleri – Nanomalzeme Ödev Hazırlatma – Nanomalzeme Alanında Tez Yazdırma – Nanomalzeme Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları

Çarpışma Rejiminde Hasarların Mekansal Dağılımı

Çoğu durumda, gelen iyonla birincil çarpışma (birincil geri tepme) sırasında harekete geçen atom, diğer birincil çarpışmalardan kaynaklananlara müdahale etmeyen ikincil çarpışmalar üretir.

Bu lineer kademeli rejim, yani bağımsız alt kademeliler (SRIM hesaplamalarının temel varsayımı budur), hareket eden atomların yoğunluğu atomik yoğunluktan çok daha düşük olduğunda gerçekleşir.

Böyle bir durumda, ikincil geri tepmelerin derinlik dağılımı, öncekinin kısa ortalama serbest yolu nedeniyle kabaca birincil geri tepmelerin dağılımı ile aynıdır.

Çarpışma yoğunluğu, düşük gelen enerji veya yüksek iyon kütlesi nedeniyle bir eşiği aştığında, doğrusal bir kademeli yerine bir çarpışma artışı meydana gelir. İyonla çarpışmayan veya geri tepmeyen atomlar yine de hareketli komşularla elektronik etkileşimlerin etkisi altında bir momentum kazanırlar.

Yer değiştiren atomların konsantrasyonunu Nd(R) ve bir çarpışma ani oluşması için eşik değerini tanımlayan temel nicelik, nükleer enerji transfer yoğunluğunun yer değiştirme enerjisine Ed oranıdır.

İkincisi, oluşan Frenckel çiftinin atomlar arası birkaç mesafede bulunan ilgili boşlukla doğrudan yeniden birleşme yoluyla veya kafesin gevşemesiyle yok olmaması için bir geri tepmenin alması gereken minimum enerjidir.

Ed, yer değiştirmenin kristalografik oryantasyonuna bağlıdır, çünkü yoğun atomik sıralar boyunca yer değiştirme çarpışmaları tercih edilir ve bağlanma enerjisi anizotropiktir (ortalama olarak kristalin kohezyon enerjisi ile ilişkilidir).

Bu anizotropi, çok kristalli bir hedefte bazı kristallerin tercihli saçılması ve düzensizliği gibi çeşitli olgulara katkıda bulunur.

Nükleer çarpışmalar zorunlu olarak etkili yer değiştirmelere yol açmadığından, birincil enerjinin kusur enerjisine (Fd(E0) dönüştürülen kısmı E0) aktarılan enerjinin yalnızca %20-50’si (kullanılan modele göre) kadardır. tüm iyon yolu boyunca çekirdeklere, ν(E0). Kinchin-Pease tarafından yapılan en eski tahmine göre, oluşturulan sabit Frenkel çiftlerinin sayısı.

Nükleer durdurma işleminin stokastik doğası nedeniyle, implante edilmiş atomların ve çekirdeklere aktarılan enerjinin derinlik dağılımları, f1(E1, R), R derinliğinde (ν(E0’ın türevi) artık enerjisi E1 olan iyonlar tarafından) ayrıca F1(E0) olarak etiketlenmiştir), şekilsiz veya çok kristalli hedefler durumunda yaklaşık fonksiyonlar olabilir.

Bununla birlikte, bu dağılımlar, tanımlanmış taşıma denklemleri kullanılarak ve SRIM koduyla ikili çarpışma kaskadlarının Monte Carlo simülasyonlarının hesaplanmasıyla daha doğru bir şekilde tahmin edilir. Moleküler dinamik simülasyonları, Monte Carlo simülasyonlarında rastlantısal olan kristalografik etkileri ve ani artışları simüle etme yetenekleri nedeniyle bilgisayarların artan hızıyla giderek daha fazla ilgi görmektedir.

Hızlı Ağır İyon İzlerinde Elektronik Yavaşlama ile Hasar

Elektronik sisteme aktarılan enerjinin lineer yoğunluğunun (atom yoğunluğunun Se ürünü) yanı sıra, zarar verme sürecinde hesaba katılması gereken bir başka parametre de, üst üste binmedikleri sürece bu enerjinin hatlardaki radyal dağılımıdır.

Genel olarak iki bölgeyi ayırırız: 1–3 nm’nin üzerinde uzanan iz çekirdeğinde yüksek yoğunluklu elektronik uyarımlar üretilir ve enerji, birkaç yüz nm yarıçaplı bir yol halesindeki hızlı ikincil elektronlar (δ-elektronlar) tarafından taşınır. Aynı Se değeri için, yüksek hızlı mermiler için enerji birikimi daha büyük bir yarıçapa yayılır.

Bu hız etkisinin nedeni, δ elektronlarına aktarılan maksimum enerjinin Tmax= 2mevion2 olmasıdır. İyon ne kadar hızlı olursa, belirli bir süre için bu elektronlar tarafından çekirdekten süpürülen iyon enerjisinin oranı o kadar yüksek olur.

Polimerler esas olarak çekirdekte üretilen iyonlaşmalara karşı hassastır, metallerdeki hasar ise çekirdeğin dışındaki δ elektronların elastik çarpışmalarının neden olduğu kafes titreşimlerinden kaynaklanır. Yarı iletkenlerin ve inorganik yalıtkanların zarar verme mekanizmaları, çeşitli elektron deliği rekombinasyonu ve yük transferi işlemlerini içerdiklerinden daha karmaşıktır.

Çoğu inorganik malzeme için, üzerinde kristalli hedeflerin hasar görmesinin önemli ölçüde arttığı veya tersine bazı amorf hedeflerde kristal düzeninin yeniden yapılandırıldığı bir Se eşik değeri vardır. Eşik etkisi, elektronik uyarılmaların düşük enerjilerde atomik çarpışmaların yarattığı kusurların kısmen yok olmasına neden olduğu metaller için özellikle açıktır.

Katyon Nedir
Negatif iyon Nedir
iyonlar 5. sınıf
Pozitif iyon Nedir
F2 iyon mu
İyonya devleti
İyonlar eserleri
İyonların kralı kimdir

Balistik Rejimde Üretilen Nanoyapılar

Yarı iletkenlerin veya diğer malzemelerin katkılanmasına iyon implantasyonu uygulamaları (katalizdeki kimyasal uygulamalar, gazların tespiti, vb. için) bu bölümün kapsamı dışındadır. İyon implantasyon tekniğine olan bu yadsınamaz ilginin yanı sıra, bir katının yüzeye yakın bölgesinde aşırı doymuş bir katı çözelti oluşturmak için en çok yönlü araçlardan biridir.

Nanoyapılarla ilgili olarak, implante edilen atomların yerel konsantrasyonu dengedeki çözünürlük sınırından çok daha büyük olduğunda, implantasyon sırasında radyasyon kaynaklı difüzyonun etkisi altında bir çökelme meydana gelebilir. Bu, örneğin, %1’in üzerindeki konsantrasyonlar için oksitler, silis, alümina veya zirkonya içindeki asil metallerin durumudur.

Geçiş yerlerinin radyasyonla güçlendirilmiş difüzyonu, oda sıcaklığında (RT) birçok matriste de etkilidir. Her ne olursa olsun, maksimum çökelme verimi sağlamak ve konakçı kafesteki kusurları ortadan kaldırmak için implantasyonları genellikle yüksek sıcaklıklarda tavlama işlemleri (veya sıcaklıkta gerçekleştirilen implantasyonlar) takip eder. Bu tedavi kombinasyonuna İyon Demeti Sentezi adı verilmiştir.

İmplantasyon Katmanlarındaki Konsantrasyon Gradyanları

Kafese zarar vermenin yanı sıra, implantasyon katmanlarındaki homojen olmayan derinlik gradyanı, özelliklerinin yorumlanmasını zorlaştırır ve performanslarını sınırlayabilir. Birkaç enerjide çoklu implantasyon, SRIM simülasyonlarında difüzyon süreçleri dikkate alınmadığı için az ya da çok başarıyla bu sorunun üstesinden gelir.

TRIDYN gibi diğer programlar da RED kazazedesini göz ardı eder ancak püskürtme, balistik karıştırma ve kafes şişmesi tarafından tetiklenen hedef bileşimdeki dinamik değişikliklerin tahminine izin verir. Bu simülasyonların girdilerinde hedef atomların yer değiştirme ve bağlanma enerjilerinin bileşim ile olan değişimleri de dikkate alınır.

Tek bir enerjiye implante edilen iyonların dar derinlik dağılımı yine de, örneğin MOS transistörlerin kapı oksitine gömülü nanokristallere (NC’ler) dayalı uçucu olmayan belleklerin üretilmesi gibi bazı uygulamalar için ilgi çekicidir.

Düşük enerjili Si+ implantasyonu ile Si’nin NC’leri, SiO2/Si arayüzünün birkaç nanometre üzerinde oluşturulabilir. Bu, düşük çalışma voltajları için bir ön koşul olan doğrudan elektron tünellemesi ile NC’lerin şarj edilmesini sağlar.

Kinetik Monte Carlo Simülasyonları, bu sistemlerde faz ayırma sürecini incelemek için geliştirilmiştir. Bu süreç, ardışık olarak Si aşırı doymuş çözelti pahasına parçacıkların çekirdeklenmesini ve büyümesini, ardından bazı Si NC’lerin Ostwald olgunlaşmasını ve daha yüksek Si konsantrasyonlarında bir spinodal ayrışmayı içerir.

Etiketler: , , , , , ,

Bir yanıt yazın