Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Остановка и пробег ионов в веществе
Разработчики)Джеймс Ф. Зиглер
Первый выпуск1983 г. ( 1983 )
Стабильный выпуск
SRIM-2008
Предварительный выпуск
SRIM-2013
Написано вVisual Basic 5.0
Операционная системаМайкрософт Виндоус
ПлатформаIA-32
Размер34  МБ (SRIM-2013 Professional)
Доступно ванглийский
ТипВычислительная физика
ЛицензияБесплатное ПО
Веб-сайтsrim .org

Остановка и пробег ионов в веществе ( SRIM ) - это группа компьютерных программ, которые рассчитывают взаимодействие ионов с веществом ; Ядром SRIM является программа Транспорт ионов в веществе ( TRIM ). SRIM популярен в исследовательском и технологическом сообществе ионной имплантации, а также широко используется в других областях радиационного материаловедения .

История [ править ]

SRIM возникла в 1980 году как программа, основанная на DOS, тогда называемая TRIM. [1] Версия DOS была обновлена ​​до 1998 года и все еще доступна для загрузки. Он будет работать на Unix-ПК с эмулятором DOS. Для SRIM-2000 требуется компьютер с любой операционной системой Windows. Программа может работать с системами на базе Unix или Macintosh через Wine . [2] [3]

Программы были разработаны Джеймсом Ф. Зиглером и Йохеном П. Бирсаком примерно в 1983 году [1] [4] и постоянно обновляются, причем основные изменения происходят примерно каждые пять лет. [5] SRIM основан на методе моделирования Монте-Карло , а именно в приближении парных столкновений [6] [7] [8] со случайным выбором прицельного параметра следующего сталкивающегося иона.

Операция [ править ]

В качестве входных параметров ему необходимы тип и энергия иона (в диапазоне 10 эВ - 2 ГэВ), а также материал одного или нескольких слоев мишени. В качестве выходных данных он перечисляет или отображает трехмерное распределение ионов в твердом теле и его параметры, такие как глубина проникновения, его распространение вдоль ионного пучка (так называемое расслоение) и перпендикулярно ему, все целевые атомы каскадов в мишени. подробно соблюдаются; концентрация вакансий , скорость распыления , ионизация и образование фононов в материале мишени; распределение энергии между ядерными и электронными потерями , скорость выделения энергии;

Программы сделаны так, что их можно прервать в любой момент, а затем возобновить позже. Они имеют простой в использовании пользовательский интерфейс и встроенные параметры по умолчанию для всех ионов и материалов. Другая часть программы позволяет рассчитывать электронную тормозную способность любого иона в любом материале (включая газовые мишени) на основе усредненной параметризации обширного диапазона экспериментальных данных. [4] Эти особенности сделали SRIM чрезвычайно популярным. Однако он не принимает во внимание кристаллическую структуру или динамические изменения состава материала, что в некоторых случаях сильно ограничивает его полезность.

Другие приближения программы включают бинарное столкновение (т.е. влияние соседних атомов не учитывается); материал полностью аморфен, т.е. описание эффектов ионного каналирования [9] невозможно, рекомбинация сбитых атомов (межузельных атомов) с вакансиями [10] , эффект, который, как известно, очень важен при тепловых всплесках в металлах, [11] пренебрегают;

Нет описания кластеризации дефектов и аморфизации, вызванной облучением, хотя первое происходит в большинстве материалов [12] [13], а второе очень важно в полупроводниках. [14]

Электронная тормозная способность усредняется для большого количества экспериментов. [4] и межатомный потенциал как универсальная форма, которая усредняется для квантово-механических расчетов, [4] [15] целевой атом, который достигает поверхности, может покинуть поверхность ( распыляться ), если у него есть импульс и энергия для передачи поверхностный барьер, что является упрощающим предположением, которое плохо работает, например, при энергиях ниже энергии проникновения через поверхность [16] или если присутствуют химические эффекты. [17]

Система является многоуровневой, т.е. моделирование материалов с разным составом в 2D или 3D невозможно.

Пороговая энергия смещения представляет собой ступенчатую функцию для каждого элемента, хотя на самом деле это кристально зависит от направления. [18]

См. Также [ править ]

  • Приближение двоичного столкновения
  • Тормозная способность (излучение частиц)
  • Длина затухания
  • Каскад столкновений
  • Распыление
  • Ионная имплантация

Дальнейшее чтение [ править ]

  • JF Ziegler, JP Biersack и U. Littmark (1985). Остановка и пробег ионов в твердых телах (1-е изд.). Нью-Йорк: Pergamon Press .
  • JF Ziegler, JP Biersack и MD Ziegler (2008). SRIM - Остановка и пробег ионов в веществе . ISBN компании SRIM Co. 978-0-9654207-1-6.
  • А. Галдикас (2000). Взаимодействие ионов с конденсированным веществом . Nova Publishers . п. 15. ISBN 978-1-56072-666-1.
  • Дж. Ф. Циглер (1998). «Проблемы моделирования RBS / ERD: тормозящие способности, ядерные реакции и разрешение детектора». Nucl. Instrum. Методы Phys. Res. B . 136–138 (1–4): 141. Bibcode : 1998NIMPB.136..141Z . DOI : 10.1016 / S0168-583X (97) 00664-2 .
  • Дж. Ф. Циглер (2004). «НИИМ-2003» . Nucl. Instrum. Методы Phys. Res. B . 219–220: 1027. Bibcode : 2004NIMPB.219.1027Z . DOI : 10.1016 / j.nimb.2004.01.208 .

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Biersack, JP; Хаггмарк, LG (1980). «Компьютерная программа Монте-Карло для транспорта энергичных ионов в аморфных мишенях». Ядерные инструменты и методы . 174 (1–2): 257–269. Bibcode : 1980NucIM.174..257B . DOI : 10.1016 / 0029-554X (80) 90440-1 .
  2. ^ SRIM плюс Linux поверх Wine (SRIM + (LINUX / WINE))
  3. ^ SRIM Винная страница @WineHQ
  4. ^ a b c d Ziegler, JF; Biersack, JP; Литтмарк, У. (1985). Остановка и пробег ионов в веществе . Нью-Йорк: Pergamon Press . ISBN 978-0-08-021607-2.
  5. ^ «Взаимодействие частиц с веществом» . Проверено 17 августа 2014 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  6. ^ Робинсон, М .; Торренс И. (1974). «Компьютерное моделирование каскадов атомных смещений в твердых телах в приближении двойных столкновений». Physical Review B . 9 (12): 5008–5024. Полномочный код : 1974PhRvB ... 9.5008R . DOI : 10.1103 / PhysRevB.9.5008 .
  7. ^ Был, Г. (2013). Основы радиационного материаловедения . Springer .
  8. ^ Смит, Р., изд. (1997). Столкновения атомов и ионов в твердых телах и на поверхности: теория, моделирование и приложения . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-44022-6.
  9. ^ Робинсон, MT; Оэн, О.С. (1963). «Каналирование энергичных атомов в кристаллических решетках». Письма по прикладной физике . 2 (2): 30–32. Полномочный код : 1963ApPhL ... 2 ... 30R . DOI : 10.1063 / 1.1753757 .
  10. ^ Averback, RS; Диас де ла Рубиа, Т. (1998). «Повреждения от смещения в облученных металлах и полупроводниках» (PDF) . В Ehrenfest, H .; Спапен, Ф. (ред.). Физика твердого тела . 51 . Нью-Йорк: Academic Press . С. 281–402. DOI : 10.1016 / S0081-1947 (08) 60193-9 . ISBN  978-0-12-607751-3.
  11. ^ Nordlund, K .; Ghaly, M .; Авербак, РС; Caturla, M .; Diaz de la Rubia, T .; Тарус, Дж. (1998). «Производство дефектов в столкновительных каскадах в элементарных полупроводниках и ГЦК-металлах». Physical Review B . 57 (13): 7556–7570. Bibcode : 1998PhRvB..57.7556N . DOI : 10.1103 / PhysRevB.57.7556 .
  12. ^ Partyka, P .; Чжун, Ю .; Nordlund, K .; Авербак, РС; Робинсон, И.М.; Эрхарт, П. (2001). «Исследование свойств точечных дефектов в кремнии с помощью диффузного рассеяния рентгеновских лучей при скользящем падении». Physical Review B . 64 (23): 235207. Bibcode : 2001PhRvB..64w5207P . DOI : 10.1103 / PhysRevB.64.235207 .
  13. ^ Кирк, Массачусетс; Робертсон, И. М.; Дженкинс, ML; Английский, Калифорния; Блэк, TJ; Ветрано, JS (1987). «Распад каскадов дефектов на дислокационные петли» . Журнал ядерных материалов . 149 (1): 21–28. Bibcode : 1987JNuM..149 ... 21K . DOI : 10.1016 / 0022-3115 (87) 90494-6 .
  14. ^ Руо, Миссури; Chaumont, J .; Penisson, JM; Бурре А. (1984). «Высокое разрешение и исследование дефектов в Si, облученном Bi». Философский журнал . 50 (5): 667–675. Bibcode : 1984PMagA..50..667R . DOI : 10.1080 / 01418618408237526 .
  15. ^ Рашидиан Вазири, MR; Hajiesmaeilbaigi, F .; Малеки, MH (2010). «Микроскопическое описание процесса термализации при импульсном лазерном осаждении алюминия в присутствии фонового газа аргона». Журнал Physics D . 43 (42): 425205. Bibcode : 2010JPhD ... 43P5205R . DOI : 10.1088 / 0022-3727 / 43/42/425205 .
  16. ^ Хенрикссон, КОЕ; Vörtler, K .; Dreißigacker, S .; Nordlund, K .; Кейнонен, Дж. (2006). «Прилипание атомарного водорода к поверхности вольфрама (001)» (PDF) . Наука о поверхности . 600 (16): 3167–3174. Bibcode : 2006SurSc.600.3167H . DOI : 10.1016 / j.susc.2006.06.001 .
  17. ^ Хопф, С .; von Keudell, A .; Джейкоб, В. (2003). «Химическое напыление углеводородных пленок». Журнал прикладной физики . 94 (4): 2373–2380. Bibcode : 2003JAP .... 94.2373H . DOI : 10.1063 / 1.1594273 .
  18. ^ Вайда, P. (1977). «Анизотропия электронных радиационных повреждений в металлических кристаллах». Обзоры современной физики . 49 (3): 481–521. Bibcode : 1977RvMP ... 49..481V . DOI : 10.1103 / RevModPhys.49.481 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Интернет-портал программы SRIM / TRIM