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5.4.1 Ausdiffusionsmodell

 

  figure6278
Abbildung 5.5: Das in diesem Kapitel vorgestellte Ausdiffusionsmodell (Gleichung 5.2) beschreibt den Zusammenhang zwischen tex2html_wrap_inline13207 und T. Die experimentellen Daten (Symbole) korrespondieren mit jenen tex2html_wrap_inline13207-Werten aus Abbildung 5.4, die sich in der Tiefe des Damage-Peaks tex2html_wrap_inline13251 ergeben.

Morehead und Crowder entwickelten in [Mor70] ein Modell, das die Temperaturabhängigkeit von tex2html_wrap_inline13207 der thermischen Ausdiffusion von Vakanzen, radial aus dem Zentrum einer zylinderförmigen Kollisionskaskade heraus, zuschrieb. Dennis et al. erweiterten dieses Modell dahingehend [Den75, Den76, Den78], daß sie eine radial Gauß-förmige Verteilung der Vakanzen annahmen.

Maszara und Rozgonyi [Mas86] kamen jedoch auf Grund der Abbildung 5.3 zum Schluß, daß die Kollisionskaskade eher einer Zigarre als einem Zylinder gleichen müßte und gaben folgende Formel für die Temperaturabhängigkeit von tex2html_wrap_inline13207 durch die Diffusion der Vakanzen an


 equation6458
tex2html_wrap_inline13323 und tex2html_wrap_inline13325 stehen einerseits für die Aktivierungsenergie und andererseits für jene Temperatur, bei der die Amorphisierung nur durch eine unendlich hohe Implantationsdosis D erreicht werden könnte. Somit repräsentiert tex2html_wrap_inline13329 die Diffusion einer einzelnen Vakanz, und tex2html_wrap_inline13331 spiegelt die globale Effizienz der Damage-Produktion wieder. Die zusätzlichen Indizes min bzw. max lassen sich dadurch erklären, daß -- wie im nächsten Abschnitt gezeigt wird -- die Extremwerte von tex2html_wrap_inline13329 und tex2html_wrap_inline13331 genau bei tex2html_wrap_inline13251 liegen. Mit k wird die Boltzmannkonstante bezeichnet.

Abbildung 5.5 vergleicht die aus dem Experiment gewonnen Verläufe von tex2html_wrap_inline13303 mit dem Diffusionsmodell aus Gleichung 5.2. Von besonderem Interesse für die Modellierung der Ortsabhängigkeit ist die Tatsache, daß bei geringeren Implantationsenergien auch kleinere kritische Amorphisierungsenergiedichten tex2html_wrap_inline13207 benötigt werden (siehe Abbildung 5.5; die Kurven für tex2html_wrap_inline13349 liegen unter jenen für 300keV)!

Diese Tatsache läßt sich jedoch ausgezeichnet an Hand der Abbildung 5.3 erklären, denn die Energiedichte tex2html_wrap_inline13227 ist für die 150keV-Siliziumionen höher als bei einer 300keV Implantationgif. Das hat zur Folge, daß bei 150keV die primären Punktdefekte dichter generiert werden, diese somit leichter clustern und schlußendlich schneller stabile Gitterschäden bilden können. Dieses Phänomen unterstützt die Idee, die Ortsabhängigkeit mit Hilfe von tex2html_wrap_inline13227 zu modellieren.


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