Остановка и пробег ионов в веществе
| Разработчик(и) | Джеймс Ф. Зиглер |
|---|---|
| Первоначальный выпуск | 1983 |
| Стабильная версия | СРИМ-2008 |
| Предварительный выпуск | НИИМ-2013 |
| Написано в | Визуал Бейсик 5.0 |
| Операционная система | Microsoft Windows |
| Платформа | ИА-32 |
| Размер | 34 МБ (СРИМ-2013 Профессионал) |
| Доступно в | Английский |
| Тип | Вычислительная физика |
| Лицензия | Бесплатное ПО |
| Веб-сайт | Срим |
Остановка и диапазон ионов в веществе ( SRIM ) представляет собой группу компьютерных программ, которые рассчитывают взаимодействия между ионами и веществом ; Ядром SRIM является программа под названием «Перенос ионов в материи» ( TRIM ). SRIM популярен в исследовательском и технологическом сообществе ионной имплантации , а также широко используется в других областях радиационного материаловедения .
История
[ редактировать ]SRIM возникла в 1980 году как программа для DOS, тогда называвшаяся TRIM. [1] Версия для DOS обновлялась до 1998 года и до сих пор доступна для загрузки. Он будет работать на ПК с ОС Unix, имеющим эмулятор 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 модернизируются, причем основные изменения происходят примерно каждые пять лет. [5] SRIM основан на методе моделирования Монте-Карло , а именно на приближение бинарных столкновений [6] [7] [8] со случайным выбором прицельного параметра следующего сталкивающегося иона.
Операция
[ редактировать ]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 «страггл») и перпендикулярно ему, все целевые атомы каскадируются в мишени. отслеживаются подробно; концентрация вакансий , скорость распыления , ионизация и рождение фононов в материале мишени; распределение энергии между ядерными и электронными потерями , скорость энерговыделения;
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 рассчитать электронную тормозную способность любого иона в любом материале (в том числе в газообразных).мишени) на основе усреднения параметризации широкого диапазона экспериментальных данных. [4] Эти особенности сделали SRIM чрезвычайно популярным. Однако он не учитывает ни кристаллическую структуру, ни динамические изменения состава материала, что в некоторых случаях серьезно ограничивает его полезность.
Другие приближения программы включают бинарные столкновения (т.е. влияние соседних атомов пренебрегается); материал полностью аморфен, т.е. описание каналирования ионов эффектов [9] невозможна, рекомбинация отбитых атомов (межузельных) с вакансиями, [10] эффект, который, как известно, очень важен при перегреве металлов, [11] пренебрегается;
Нет описания кластеризации дефектов и аморфизации, вызванной облучением, хотя первое происходит в большинстве материалов. [12] [13] и последнее очень важно в полупроводниках. [14]
Электронная тормозная способность подходит для усреднения большого количества экспериментов. [4] и межатомный потенциал как универсальная форма, которая усреднением подходит для квантово-механических расчетов, [4] [15] Атом мишени, достигший поверхности, может покинуть поверхность (распылиться ) , если у него есть импульс и энергия для прохождения поверхностного барьера, что является упрощающим предположением, которое не работает хорошо, например, при энергиях ниже энергии проникновения через поверхность. [16] или если присутствуют химические эффекты. [17]
Система является многослойной, т.е. моделирование материалов с различиями в составе в 2D или 3D невозможно.
Пороговая энергия смещения является ступенчатой функцией для каждого элемента, хотя на самом деле она зависит от направления кристалла. [18]
См. также
[ редактировать ]- Приближение бинарных столкновений
- Тормозная способность (излучение частиц)
- Длина затухания
- Каскад столкновений
- Напыление
- Ионная имплантация
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Дж. Ф. Зиглер, Дж. П. Бирсак и У. Литтмарк (1985). Остановка и пробег ионов в твердых телах (1-е изд.). Нью-Йорк: Пергамон Пресс .
- Дж. Ф. Зиглер, Дж. П. Бирсак и доктор медицинских наук Зиглер (2008). СРИМ — Остановка и распространение ионов в веществе . компании SRIM ISBN 978-0-9654207-1-6 .
- А. Галдикас (2000). Взаимодействие ионов с конденсированным веществом . Издательство Нова . п. 15. ISBN 978-1-56072-666-1 .
- Дж. Ф. Зиглер (1998). «Проблемы моделирования RBS/ERD: останавливающая способность, ядерные реакции и разрешающая способность детектора». Нукл. Инструмент. Методы Физ. Рез. Б. 136–138 (1–4): 141. Бибкод : 1998NIMPB.136..141Z . дои : 10.1016/S0168-583X(97)00664-2 .
- Дж. Ф. Зиглер (2004). «НИИМ-2003» . Ядерный Инструмент Методы Физ. Вещь Б. 219–220: 1027. Бибкод : 2004NIMPB.219.1027Z . дои : 10.1016/j.nimb.2004.01.208 .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Бирсак, JP; Хаггмарк, LG (1980). «Компьютерная программа Монте-Карло для транспорта энергичных ионов в аморфных мишенях». Ядерные приборы и методы . 174 (1–2): 257–269. Бибкод : 1980NucIM.174..257B . дои : 10.1016/0029-554X(80)90440-1 .
- ^ SRIM плюс Linux поверх Wine (SRIM+(LINUX/WINE))
- ^ Страница вина SRIM @WineHQ
- ^ Jump up to: а б с д Зиглер, Дж. Ф.; Бирсак, JP; Литтмарк, У. (1985). Остановка и пробег ионов в веществе . Нью-Йорк: Пергамон Пресс . ISBN 978-0-08-021607-2 .
- ^ «Взаимодействие частиц с веществом» . Проверено 17 августа 2014 г.
- ^ Робинсон, М.; Торренс, И. (1974). «Компьютерное моделирование каскадов атомных смещений в твердых телах в приближении бинарных столкновений». Физический обзор B . 9 (12): 5008–5024. Бибкод : 1974PhRvB...9.5008R . дои : 10.1103/PhysRevB.9.5008 .
- ^ Был, Г. (2013). Основы радиационного материаловедения . Спрингер .
- ^ Смит, Р., изд. (1997). Столкновения атомов и ионов в твердых телах и на поверхностях: теория, моделирование и приложения . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-44022-6 .
- ^ Робинсон, Монтана; Оэн, ОС (1963). «Канализирование энергетических атомов в кристаллических решетках». Письма по прикладной физике . 2 (2): 30–32. Бибкод : 1963АпФЛ...2...30Р . дои : 10.1063/1.1753757 .
- ^ Авербак, РС; Диас де ла Рубиа, Т. (1998). «Повреждения смещения в облученных металлах и полупроводниках» (PDF) . В Эренфесте, Х.; Спепен, Ф. (ред.). Физика твердого тела . Том. 51. Нью-Йорк: Академик Пресс . стр. 281–402. дои : 10.1016/S0081-1947(08)60193-9 . ISBN 978-0-12-607751-3 .
- ^ Нордлунд, К.; Гали, М.; Авербак, РС; Катурла, М.; Диас де ла Рубиа, Т.; Тарус, Дж. (1998). «Производство дефектов в каскадах столкновений в элементарных полупроводниках и ГЦК-металлах». Физический обзор B . 57 (13): 7556–7570. Бибкод : 1998PhRvB..57.7556N . дои : 10.1103/PhysRevB.57.7556 .
- ^ Партика, П.; Чжун, Ю.; Нордлунд, К.; Авербак, РС; Робинсон, ИМ; Эрхарт, П. (2001). «Исследование свойств точечных дефектов в кремнии, вызванных облучением, диффузным рентгеновским рассеянием скользящего падения». Физический обзор B . 64 (23): 235207. Бибкод : 2001PhRvB..64w5207P . дои : 10.1103/PhysRevB.64.235207 . S2CID 16857480 .
- ^ Кирк, Массачусетс; Робертсон, ИМ; Дженкинс, М.Л.; Английский, Калифорния; Блэк, Ти Джей; Ветрано, Дж. С. (1987). «Коллапс дефектов каскадами в дислокационные петли» . Журнал ядерных материалов . 149 (1): 21–28. Бибкод : 1987JNuM..149...21K . дои : 10.1016/0022-3115(87)90494-6 .
- ^ Руо, Миссури; Шомон, Ж.; Пениссон, Дж. М.; Бурре, А. (1984). «Высокое разрешение и исследование дефектов в биоблученном кремнии in situ». Философский журнал А. 50 (5): 667–675. Бибкод : 1984PMagA..50..667R . дои : 10.1080/01418618408237526 .
- ^ Рашидиан Вазири, MR; Хаджиесмаилбайги, Ф.; Малеки, МЗ (2010). «Микроскопическое описание процесса термализации при импульсном лазерном осаждении алюминия в присутствии фонового газа аргона». Физический журнал Д. 43 (42): 425205. Бибкод : 2010JPhD...43P5205R . дои : 10.1088/0022-3727/43/42/425205 . S2CID 120309363 .
- ^ Хенрикссон, KOE; Вёртлер, К.; Драйсигакер, С.; Нордлунд, К.; Кейнонен, Дж. (2006). «Прилипание атомарного водорода к поверхности вольфрама (001)» (PDF) . Поверхностная наука . 600 (16): 3167–3174. Бибкод : 2006SurSc.600.3167H . дои : 10.1016/j.susc.2006.06.001 .
- ^ Хопф, К.; фон Кёделл, А.; Джейкоб, В. (2003). «Химическое напыление углеводородных пленок». Журнал прикладной физики . 94 (4): 2373–2380. Бибкод : 2003JAP....94.2373H . дои : 10.1063/1.1594273 .
- ^ Вайда, П. (1977). «Анизотропия электронного радиационного разрушения в металлических кристаллах». Обзоры современной физики . 49 (3): 481–521. Бибкод : 1977РвМП...49..481В . дои : 10.1103/RevModPhys.49.481 .