국부 셀 격자 결함 모델을 사용한 극 저 에너지 이온 주입에 관한 연구

A Study on the Ultra-Low Energy Ion Implantation using Local Cell Damage Accumulation Model

본 논문은 극 저 에너지 이온 주입의 원자단위 연구를 위하여 국부 셀 격자결함 축적 모델(local cell damage accumulation model)을 제안하고, 분자 역학 방법(molecular dynamics method)을 사용한 이온 주입 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다. 국부 격자 결함 확률 축적 함수는 각 단위 셀에 축적된 에너지, 이온빔 전류, 기판 물질, 주입 이온과 이온 발생 순서 등으로 구성되어 있다. 시뮬레이션 결과는 SIMS 측정치 및 다른 분자 역학 시뮬레이션과 잘 일치한다. 격자결함을 고려하지 않는 MDRANGE는 격자결함으로 인한 채널링 억제 효과가 나타나지 않기 때문에 불순물 분포의 꼬리 부분에서 많은 차이를 보였다. 또한 국부 격자결함 축적 모델을 사용한 경우와 이를 고려하지 않는 경우의 불순물과 격자결함에 관한 2차원 분포를 계산하여 국부적으로 축적된 격자결함이 이온의 진행에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

We have investigated effects of local damage accumulation for ultra-low energy As and B ion implant using highly efficient molecular dynamics(MD) scheme. We simulated ion implantation by MD simulation using recoil ion approximation (RIA) method and local cell damage accumulation (LCDA) model proposed in the paper. Local damage accumulation probability function consisted of deposited energy in a unit cell, implant dose rate, target material, projectile atom, and recoil event number. The simulated results were good agreement with the experimental and other simulated results. The MDRANGE results without damage accumulation were different from SIMS data in the tail region. We also simulated 2 dimensional dopant and damage profiles using the local damage accumulation model and recoil ion approximation method.