Monte Carlo模拟FIB研制纳米孔洞的形成

论文摘要

聚焦离子束（FIB）技术是微细加工、半导体集成电路制造领域具有代表性的先进技术。具有纳米尺度的孔洞在半导体器件、生物医学等许多领域具有重要的应用和应用前景,一直都是实验和理论研究的热点。应用FIB在薄膜材料上研制纳米孔洞的机理并不完善,有许多问题需要解决,因此有必要对FIB研制纳米孔洞的形成进行模拟。本论文利用蒙特卡罗方法对FIB研制纳米孔洞的过程进行了模拟研究。首先我们简单介绍了离子-固体相互作用的基本原理。然后介绍了溅射模型和射程的分布,并且讨论了几种计算溅射产额的方程。在第四章中,我们详细介绍了蒙特卡罗方法的基本理论,重点给出了离子与固体相互作用过程的模拟原理和物理模型。最后,详细阐述了我们的研究工作。在这一章中,我们利用蒙特卡罗方法计算了载能离子分别在不同离子数量、离子能量和入射角度的情况下入射在两种不同薄膜上产生的溅射产额和损伤深度。在第六章中,对本工作的结果进行了总结,并指出了本工作存在的问题和设想了以后的工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 序言
• 1.1 聚焦离子束的应用前景
• 1.2 研究纳米孔洞的意义
• 1.3 本论文的研究工作
• 第2章 离子-固体相互作用的基本原理
• 2.1 边界弹性碰撞
• 2.2 固体中的原子相互作用势
• 2.2.1 Moliere势
• 2.2.2 普适势
• 2.3 散射截面和核阻止本领
• 2.3.1 微分散射截面
• 2.3.2 核阻止本领
• 2.4 本章小结
• 第3章 溅射模型和射程的分布
• 3.1 溅射的一般描述
• 3.2 溅射产额方程
• 3.2.1 Sigmund方程
• 3.2.2 溅射产额的半经验公式
• 3.2.3 Wilhelm方程
• 3.2.4 溅射产额对离子入射角度的依赖性公式
• 3.3 射程和射程分布
• 3.4 本章小结
• 第4章 MONTE CARLO方法的介绍
• 4.1 MONTE CARLO方法的基本理论
• 4.1.1 Monte Carlo方法的基本特点
• 4.1.2 随机子样、子样均值和子样均方差
• 4.1.3 Monte Carlo方法中常用的分布
• 4.1.4 Monte Carlo方法中随机数的产生方法
• 4.1.5 Monte Carlo方法中随机变量的抽样
• 4.2 离子与固体相互作用过程的模拟过程
• 4.2.1 TRIM程序的介绍
• 4.2.2 模拟原理及物理模型
• 4.3 本章小结
• 第5章 溅射产额和损伤深度的数值模拟研究
• 5.1 FIB研磨单层薄膜的研究
• 3N₄薄膜中溅射产额的计算'>5.1.1 FIB研磨Si₃N₄薄膜中溅射产额的计算
• 3N₄薄膜中损伤深度的计算'>5.1.2 FIB研磨Si₃N₄薄膜中损伤深度的计算
• 5.2 FIB研磨多层薄膜的研究
• 5.2.1 FIB研磨Au-Ti-GaAs薄膜中溅射产额的计算
• 5.2.2 FIB研磨Au-Ti-GaAs薄膜引起损伤的研究
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论和展望
• 6.1 本文结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文和研究成果
• 攻读硕士学位期间发表论文目录
• 攻读学位期间参加的研究项目
• 获奖情况
• 致谢