Κύπηζορ Αλέξανδπορ Ανδπέαρ. Υπεύθςνορ καθηγηηήρ: Ζάννη-Βλαζηού Ρόζα

Transcript

1 Κύπηζορ Αλέξανδπορ Ανδπέαρ Υπεύθςνορ καθηγηηήρ: Ζάννη-Βλαζηού Ρόζα εκηλάξην Φπζηθήο

2 Σξόπνη εκπινπηηζκνύ ελόο πιηθνύ Δκθύηεπζε ηόλησλ Σερληθή ρακειήο ζεξκνθξαζίαο γηα ηελ εηζαγσγή πξνζκίμεσλ ζε έλα πιηθό Γηάρπζε Σερληθή πςειήο ζεξκνθξαζίαο J D dc dx D D 0 exp Qd RT

3 Δκθύηεπζε ηόλησλ (Ion implantation) Δίλαη κηα ηερληθή θαηά ηελ νπνία ηόληα ελόο πιηθνύ (δόηεο) εκθπηεύνληαη ζε έλα δεύηεξν πιηθό (δέθηεο). Σα άηνκα ηνπ δόηε είλαη ηνληζκέλα θαη δηαρσξηζκέλα κε ηνλ ιόγν κάδα πξνο θνξηίν. Σν κέζν βάζνο δηείζδπζεο εμαξηάηαη από ηα δύν πιηθά θαη ηελ ελέξγεηα ηεο δέζκεο Σππηθά βάζε είλαη από 10nm έσο 10κm κε ελέξγεηεο ηεο ηάμεο ησλ kev έσο MeV

4 Απνηειέζκαηα ηεο κεζόδνπ Μεηαηξνπή ηεο ρεκηθήο ζύζηαζεο ηεο επηθάλεηαο ηνπ πιηθνύ Αιιαγή ή βειηίσζε ησλ ηδηνηήησλ ηνπ πιηθνύ ζηελ επηθάλεηα Πιεγκαηηθή θαηαζηξνθή ηνπ πιηθνύ

5 ύζηεκα εκθύηεπζεο ηόλησλ

6 Μεραληζκνί πέδεζεο (Stopping) Πέδεζε από ηνλ ππξήλα S n =(de/dx) n Πέδεζε από ηα ειεθηξόληα S e =(de/dx) e Σν άζξνηζκα ησλ 2 όξσλ καο δίλεη ηελ ηζρύ αλάζρεζεο

7 Ππξεληθή πέδεζε Διαζηηθέο θξνύζεηο ηόλησλ-ππξήλσλ Αιιαγή πνξείαο ηνπ ηόληνο Αιιαγή ζέζεο ηνπ ππξήλα ηνπ ζηόρνπ

8 Ηιεθηξνληθή πέδεζε Αλειαζηηθέο θξνύζεηο ηόλησλ-ειεθηξνλίσλ Γεκηνπξγία δεπγώλ νπώλ-ειεθηξνλίσλ

9 Υακειή θηλεηηθή ελέξγεηα ηόλησλ Τςειή θηλεηηθή ελέξγεηα ηόλησλ Ππξεληθή πέδεζε Ηιεθηξνληθή πέδεζε

10 Δπηθαλεηαθή θαηαζηξνθή ηνπ πιηθνύ Κπξίσο ζε ρακειέο ελέξγεηεο Σα ηόληα δηώρλνπλ ηα άηνκα ηνπ ζηόρνπ από ηηο πιεγκαηηθέο ηνπο ζέζεηο Σα άηνκα ηνπ ζηόρνπ πνπ έρνπλ παξαζπξζεί, ζπγθξνύνληαη κε άιια άηνκα Απνηέιεζκα Γνκηθή αηαμία πιεγκαηηθή θαηαζηξνθή

11 Βειελεθέο (Range) Σν βειελεθέο νξίδεηαη σο ην κέζν βάζνο δηείζδπζεο ησλ ηόλησλ (R p ) Πξνζνρή ζηελ δηαθνξά βάζνπο δηείζδπζεο θαη κήθνπο δηαδξνκήο ησλ ηόλησλ (50 kev B ζε Si)

12 Καηαλνκή ησλ ηόλησλ Ωο πξνο ην βάζνο εκθύηεπζεο θαη σο πξνο ην εύξνο, κπνξνύκε λα ζεσξήζνπκε γθανπζηαλή θαηαλνκή Η ζπγθέληξσζε ησλ ηόλησλ ζε βάζνο x εθθξάδεηαη από ηελ εμίζσζε

13

14

15 Βόξην κε ελέξγεηα 70 kev

16 Κξύζηαιινο δνκήο ζθαιεξίηε ζηελ θαηεύζπλζε <110> Γηαπιηζκόο (Channeling)

17

18 Καηά μήκορ ενόρ καναλιού Μεδελίδεηαη ν κεραληζκόο ππξεληθήο αλαραίηηζεο Σα ηόληα ράλνπλ ελέξγεηα κε πνιύ κηθξόηεξν ξπζκό εκαληηθή αύμεζε ηνπ βειελεθνύο Μείσζε ηεο θαηαζηξνθήο ηνπ πιέγκαηνο

19 Οξηζκόο Γόζεο

20 Απμάλνληαο ηελ δόζε κεηώλεηαη ην θαηλόκελν ηνπ δηαπιηζκνύ

21 Αλάθξνπζε (Recoil) Αλ ν ζηόρνο απνηειείηαη από 2 ζηξώκαηα, ηόηε άηνκα από ην πξώην ζα παξαζπξζνύλ ζην δεύηεξν Απηό κπνξεί λα είλαη πνιύ ρξήζηκν ή λα έρεη θαηαζηξνθηθέο ζπλέπεηεο Μόιπλζε ηνπ ππνζηξώκαηνο Δκπινπηηζκόο ηνπ ππνζηξώκαηνο πνπ δελ ζα κπνξνύζε λα ζπκβεί δηαθνξεηηθά

22 Αλόπηεζε Μεηά ηελ εκθύηεπζε ησλ ηόλησλ, ε θξπζηαιιηθόηεηα ηεο επηθάλεηαο έρεη θαηαζηξαθεί. Υξεηάδεηαη κηα δηαδηθαζία κε ηελ νπνία απνθαζίζηαηαη ε θξπζηαιιηθόηεηα πκβαηηθή αλόπηεζε Σαρεία αλόπηεζε

23 πκβαηηθή αλόπηεζε Η αλόπηεζε ηνπ πιηθνύ ζπκβαίλεη ζε θιίβαλν πςειήο ζεξκνθξαζίαο ~900 o C Όηαλ έρεη θαηαζηξαθεί ε θξπζηαιιηθή δνκή, ε αλαδόκεζε γίλεηαη κε solid phase epitaxy (SPE) (Πεξίπνπ 2.3 ev ε ελέξγεηα ελεξγνπνίεζεο γηα Si) ηαζεξή ηαρύηεηα αλαδόκεζεο Πνιύ ζεκαληηθό ξόιν ζηελ ηαρύηεηα παίδνπλ νη πξνζκίμεηο (Σα O, C, N, Ar κεηώλνπλ ηελ ηαρύηεηα ελώ ηα Β, Ρ, As ηελ απμάλνπλ)

24 Η αύμεζε ζεξκνθξαζίαο νδεγεί ζε αύμεζε ηνπ ξπζκνύ αλαδόκεζεο

25 Αλ δελ έρεη θαηαζηξαθεί πιήξσο ε θξπζηαιιηθή δνκή, ε αλαδόκεζε πξαγκαηνπνηείηαη κέζσ δηάρπζεο ησλ αηειεηώλ Σππηθή ελέξγεηα ελεξγνπνίεζεο είλαη ηα 5 ev θαη ρξεηάδνληαη ζεξκνθξαζίεο πεξίπνπ 900 ν C Γη απηό είλαη πην εύθνιε ε αλαδόκεζε κηαο πιήξσο άκνξθεο πεξηνρήο από κηα κεξηθώο θαηεζηξακκέλε

26 Σαρεία αλόπηεζε (RTA) Αλόπηεζε κε ιάκπεο βνιθξακίνπ-αινγόλνπ Σν δηζθίδην ζεξκαίλεηαη κε ρξήζε ιακπώλ από ηελ κία ή θαη ηηο δύν πιεπξέο Αλόπηεζε ζε θιίβαλν Με ρξήζε θιίβαλνπ κεηαβιεηήο ζεξκνθξαζίαο πεηπραίλνπκε ξπζκνύο αύμεζεο έσο θαη 150 o C/sec Αλόπηεζε κε laser Σαρύηαηε άλνδνο ηεο ζεξκνθξαζίαο θαη κείσζε ηνπ ρξόλνπ αλόπηεζεο ζε nsec

27

28 Δθαξκνγέο Μηθξνειεθηξνληθή πζηήκαηα CMOS, MOSFETs, SOS, SOI θιπ Μέηαιια Βειηίσζε αληηδηαβξσηηθήο ζπκπεξηθνξάο θαη κείσζε ηεο θζνξάο Ni, Cr, N, Ar, B, C ζε Ti ζε Fe θιπ Βηνζπκβαηά πιηθά Αληνρή ζηε δηάβξσζε, βειηίσζε ηξηβνινγηθώλ ηδηνηήησλ Δκθύηεπζε C,N ζεti(6)al(4)v Πνιπκεξή Σξνπνπνίεζε ησλ ειεθηξηθώλ θαη νπηηθώλ ηνπο ηδηνηήησλ Μειέηε ηδηνηήησλ ζηα πιηθά Μειέηε πιεγκαηηθήο θαηαζηξνθήο, δηάρπζεο θιπ

29 Εσταριστώ για την προσοτή σας!

30 Βηβιηνγξαθία [1] M.A. Nastasi and J.M. Mayer, Ion Implantation and Synthesis of Materials, Springer, 2006 [2] L. Zhang and P.D. Townsende and P.J. Chandler, Optical Effects of Ion Implantation, Cambridge University Press, 2006 [3] J.K. Hirvonen and J.M. Mayer and M.A. Nastasi, Ion-solid Interactions: Fundamentals And Applications, Cambridge University Press, 2004 [4] E. Rimini, Ion Implantation: Basics to Device Fabrication, Kluwer Academic Pub, 1995

31 πκπιήξσκα

32 Οκνηνκνξθία εκθύηεπζεο

33 Μόιπλζε ηνπ ζηόρνπ Η εκθύηεπζε ηόλησλ είλαη κηα πνιύ θαζαξή δηαδηθαζία επεηδή ε δηάηαμε δηαρσξίδεη ηα ηόληα πνπ δελ ζέινπκε λα εκθπηεπζνύλ Ση πξνθαιεί ηελ κόιπλζε ηνπ ζηόρνπ? Σπραία άηνκα πνπ παξαζύξζεθαλ από ηα ηνηρώκαηα ηνπ ζαιάκνπ ηεξίγκαηα ηνπ δηζθηδίνπ (wafer) Άηνκα από ηε κάζθα πνπ έρνπκε εθαξκόζεη Άηνκα από πξνεγνύκελεο εκθπηεύζεηο σκαηίδηα πνπ έπεζαλ ζην δηζθίδην ζηελ δηαδηθαζία παξαζθεπήο ηνπ