Методом pic моделируется разлет импульсной лазерной плазмы во внешнем электрическом поле, используемом для ускорения и имплантации ионов в твердые тела

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Программа курса лекций, 68.05kb.
• Аботы: Построение одномерной численной модели коллективного ускорения ионов (протонов), 76.13kb.
• Xxxix международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и утс, 6 10 февраля, 24.43kb.
• Моделирование наноматериалов и наноустройств, 13.87kb.
• 5. Однокристальные микроконтроллеры серии pic:, 354.07kb.
• Xxix звенигородская конференция по физике плазмы и утс, 25 февраля 1 марта 2002, 20.94kb.
• Система имплантации ионных пучков для наноэлектроники, 23.04kb.
• План: Ионизация атомов и молекул и рекомбинация ионов. Ударная ионизация. Работа, 75.7kb.
• Профилактика осложнений при зубной имплантации с использованием метода магнито-лазерной, 285.93kb.
• Биоэнергетика и здоровье человека. Сертификация продукции и услуг в системе "БиоСтандарт", 124.86kb.

А.Г. ГНЕДОВЕЦ¹ , В.Ю. ФОМИНСКИЙ, В.Е. КОШМАНОВ,
А.В. ХОРОМАНСКАЯ²

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

¹Институт металлургии и материаловедения РАН

²Московский государственный университет сервиса


Моделирование имплантации

высокоэнергетичных ионов

из импульсной лазерной плазмы


Методом PIC моделируется разлет импульсной лазерной плазмы во внешнем электрическом поле, используемом для ускорения и имплантации ионов в твердые тела. Исследована зависимость энергетического спектра имплантируемых ионов от условий включения ускоряющих высоковольтных импульсов и их формы. Показана возможность применения разработанной модели для оптимизации требований к технологическим параметрам и оборудованию.


Методика ионно-имплантационной обработки из импульсной лазерной плазмы отличается высокой универсальностью и простотой технической реализации [1, 2]. Для получения плазмы используется импульсное лазерное излучение, которое способно испарять и ионизовать самые различные материалы. При разлете плазмы от мишени к обрабатываемой подложке к последней прикладывается высоковольтный импульс отрицательной полярности, который вызывает ускорение ионов и внедрение их в подложку.

Для моделирования лазерной плазмы во внешнем электрическом поле использовался метод «частиц в ячейке» (PIC). Разработанная модель позволяет рассчитать зависимости ионного тока и энергии имплантируемых ионов от формы высоковольтного импульса и времени его включения (относительно лазерного импульса). Результаты моделирования динамики ионной и электронной плотности, распределения потенциала в промежутке мишень – подложка объясняют физическую картину процессов в лазерной плазме, разлетающейся во внешнем электрическом поле. На рис. 1 представлены результаты моделирования ионной плотности и ионного тока в том случае, когда ускоряющий импульс треугольной формы включается через 1 мкс после лазерного импульса. Моделируется лазерная плазма от железной мишени.

На рис. 2 представлено рассчитанное энергетическое распределение ионов, имплантированных в подложку под воздействием высоковольтного импульса треугольной формы. Импульс включается через 1 мкс после лазерного.


Результаты расчетов достаточно хорошо коррелируют с опубликованными результатами экспериментальных исследований [2].

Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта президента РФ для ведущих научных школ НШ-97.2003.2.


Список литературы


1. Fominski V.Yu. et al. Ion-assisted deposition of MoS_x film from laser-generated plume under pulsed electric field/ J. Appl. Phys. 2001. V.89. P.1449-1457.

2. Fominski V.Yu. et al. Energy and dose characteristics of ion bombardment during pulsed laser deposition of thin films under pulsed electric field/ J.Appl. Phys. 2004. V.96. P.2374-2380.