Transcript
Page 1: The role of point defects in ion beam induced crystallization of silicon investigated by molecular dynamics simulations

��� ���� �� ��� ���� �� � ���� �� �� ����������� ���� � ��������� �� ���� ���� ���� � ��������

�� ����� �� �� �������

�������� ���� ��������� ����� ������ ��� ����������������� ������������� �� ��� ! "��� #�$���

��������

��� ���������� ���� �� ��� ���������� �� ������ �� � ���� �� �� ������� ����������� � � !"# ��

�� ��� ��� ��������� ������� ����� ��� ���� �� ��� ���� �� � !"� ��� $��% ��� &�� � �� �� � ��

�� ��������� ������ �� ��� ���������' �������� ��' # ����� � � ��������� �� ���� �� ���� ���� ���� �

�()# �������� ��� ��� *������+����� �*�# �������� ��� ������� ���$ ���� �� � �� ��� ��� ����� � ��$���

������ �� ��� ����� � �� ���� ����������� $��� ��� ��� �� ��������� ��� ������ � ���� ������� ���

������� ��� �� ����� $�� ����� � �� ��� ���������� ���� �� ��� ��������� ���� ��� �,���� ���������� ��

������� � -../ !������ * � � ��0� 1�� ����� ���������

�%&�' 23�44�56 2/�3.�1�6 23�74�8�6 23�74�"�

(�)*���' () �������6 "�����������6 9�� ���� ��6 �' ����� �

� ���� ������

1������� � ���� �� �� ������� �������:���� � � !"# �� � ���� �� �� ����� ������������ � � 1# � ����� ���������' �������� ��' # ����� �� ���� ��� ���������� � -. ����� �� �$� ��� ����� �� ��� � ��:� �� ��� ������ ���� ����� ��� %� �� ��� ������ ���� �� ��������� ��� ����������� ������������ ��� �� ��� ����� ���������� (����� ��� ���������� ������� ��� ����$�� ;/<�*�� �� ��������� ��� ����� ��� �� ��� ���:

���� �� �� $������ ���� �� ������ ��� ��� �� ����' ����� � �� � ��� ��������� ��� ��'�� ���� �������� ��� �� ��� ����� � ������� �� ����������� ;-+4<� ��� ������� ��� ����$��� ���������� �� � ��������� ��$�� � ����� �� �� �$� ����� �� �������� ��� �: ��� �� ��� ����� ��������� ��� � !" �� � 1 ������� ���������� �� ������ ���� ������������ �� ���� ���� ���� � �()# �����:��� ���� ��� ����������

��� �,���� ���������� �� ������ �������� � ��� ��������� ���� � !" �� � 1��� �������� �� ��� ��� �� �� ���� �� �� ��� :����� � ;4�2<� �� ��� �,��� �� ���� �� �� ��� :����� � ;=�>+?<� �� �,��� �� ��� �� �� ���� ��;/.< �� �� � ������ �� ������ ��� ����� ��� �� �� ���� �� �� ��� ����� � ;//<� ��� ����� �

@� ���� �������� �� (������ 9��� � 8����� � � />4+/>> �-../# //?+/-=

$$$����������'�� ���'��

�"��������� ������� ����A B=?:72=/:?=>7/26 ���A B=?:

72=/:?=>7.-�

+�$��� ������' ��$C����:D����� ��� �����#�

./23:437E'./'F : ��� ���� ������ � -../ !������ * � � ��0� 1�� ����� ���������

9 A * . / 2 3 : 4 3 7 E � . . # . . 4 > 3 : =

Page 2: The role of point defects in ion beam induced crystallization of silicon investigated by molecular dynamics simulations

�� ��� ���� �� ��� ���� �� ����� ������ �,�� ���:��������� ��� G� %�� ����� ;2< �� ��� �,��:�� �,��� ������ ;=�>+?< ��� ���� �� �� �������� � ������ � � ��� ������� �� ���:�������� �� ���� ���� ���� �� ��������:��� $��� + ������� �� ��� + ��� �� ��� ;//<������� ���� ��� ���� �� ��� ��� ����������������� ��� ���� H��� �,���� %�� �� ���� �� ���:������ �� �� ��������� ��� ��� ����� �������1 ���� �� ��� �,���� ������� ��� ���������:�� � ������� �� �� ����� �� ��� ������ ������� ���� ;2< �� %%� ;4< �� �� � �� ;>�3< ���:�� � �� ;=< �� ��������� ;/.< �� ��� ����� ��� ��� ���������� � ������� �� �� ����� ���� � �� ;/.< �� ���I�� ���� �� ;?<� ������ �������� �� ����������� �� ������������� ��%� �� � ��� ��� ��� ����� �� ����� ��� ;//< �� �������� ��� ������ �� G� %�� ;2<�� 9���� ;4<� ���� �� ����� �,��� �� ��� ��������� I� � ���� �� ��� ���������� ����� �����:����� ���� ��� ��� ��I�� ������� �������� � ��� �� ��� ������

1����� ��� ����� �� ��� �' ����� � ������� ��������� �� ���� �� () ��������� � ���� �� ���$ ���� ���� ��$ ����� �� ���������� ��� ��� ����� � ���� �����������;/-�/7< �� ���� ���������� �� ��� ����� � � � ���� ��� �,� � �� ������������ ������� �� ���$� � ��H���� � ��J ���� ��� �� �� ����� ���� ���� �� �������� ��� ���� ���� �� ��� �:*'�. . /#* ����� � � $�� ���� ;/=< ���� �$� :����� � �I������� �� ��� ��� ���� � ��� ��������� ���� �� �� ��� ����� � $� � ����� �������� �� ������� $�� I��: �� ����:���:����� ���� ��� ����� �� ����� ���� �� �� �������� � $� � ��� �� �� �� ��������� ;/=< ���� ��$ ����� �� ��� ;/7�/4< � � ��� ��� ��� �� ������������ ��� ��� %%:����� �� ������:����� ;4< ��� ����� � �� � ��� ���� � �� �������� � � �H������ $�� ��� ����� � �� � ����� %%� ;/ / .< ������ �� K/ / /L ����� ��� �������� �� � ��� ���� � ������� � ��� ��%%� �� ������������ � ��� �� �$ %%� ��������� � ;/ / .< ����� ������ ���� �� ���������� ��� $� � ����� ����������� ������� �$ ����� ;/=<�

��� �� �� ��� ����� � �� �������� ��� ������ �� � �� �� ��������� ������ �� ��� �:*'

�. . /#* ����� � $� � ��� �� �������� ��������� � ������� �� ���� ������� �� ��� :����� ��

� �� �����������

��� �������� $��� ��� ��� � �������() ���� ��� ���� �� �� ��� * ����� � ��:� ���� �� ��� *������+����� �*�# ������� ������� ;/2<� ��� ������� �� ��� �H����� ������ � ��������� ��� ��� ���� �� ���� �� ���0����� �������� $�� � ��� ���� �� / ��� ��� �:*'�. . /#* ������ ���� ��� � ��� �� 3 � 3 � /. �� ���� �4/-. �����# $�� ����� ������� ��:��� ��� � �� � ��� ��� �� � ���� ����� ��� �$� I��� ������ ����� ��� � ��� ��� �� �������� �� ����� �� ���� �� ��� ��������� �� ��� �������� () ���� ��� ������������ ����� � ��� ���� ����� ;/7<� ��� :��������� �� ��� &�� � �� ��� ��� ���� �� ���� ����������� �� ��� ����� � $��� ��� �� ������������ �� >.. � �� ����� � �� � ����� ���� �� $�� � ���� � �� ����� ���� ���� ������ ���� ��� ������� ����� � ���� ���� �������� � � �� �I�� �� � ���� ���� �����;/4<#� 0� � �� $��� ����� �� �� ��� ������������ �� �� ��� �������� ��� �� ��� ����� � �������� ������� �� ������ ��������� � ��� �������� ��� �� ��� ����� � $��� ����� ������� � ����� $�� ���� ���� �� � ������� ���� ��������� ����� ��� ������� $��� ������������ -�4 � �� %��� �� >.. � �� ���� �� � ������� ����� �� �������� ����� � ���������� ������� $�� ��� ����� �� ������������� ������ �� ����� ��� ������ $���������� � �� � �� �� ���������� ��� �����:���� �� ��� ����� �� �������� ����� $����� ����� �� ��� ��� ����� ��� �� �������� ��� ;/><� 1 ���� � ������� �� �� � ������:�� �� � � � �������� �������� �� ��� ����� ��� ���� �� ��� ������� �� �� ��� ��� :��� ���� ��� ���� ��� ��� ��� �� ��� ���� ����� ������� � ������ ��� 7�?7� 1����:����� � �������� ���� ���� ���� �� ����������� ������ �� ������ �����$�� � � ��������� � ��������� ���

/-. ,- �.�� (- #������ / 0���- �����- ��� �� - �� � ��- 1�- , ��23��� 45���6 ��73�5

Page 3: The role of point defects in ion beam induced crystallization of silicon investigated by molecular dynamics simulations

� �������

��� ���� ���������� �� � �� ����� ���� ��� �������� �� �� ��� ��������� ��� �� �������� � ������ �� ��� ����� � �� ���� ���:��������� "���� ����� �������� ��� ���$ M�� / $���� ��� ����� �� �������� ����� �

������ ��� ����� ��� �� � ��� ���� ��� ����:����� � ������ ����������� �� >.. � $���������� � �� � �� � ��� �� ��� ������ ����� ���� �� ��� ����� ������ �� &� ������ ��� ��������� ���� I� � ����� �� ��� ��������� @��� ���� ��� I���� ���$� ��� � ���� �� ������ � ���� 1 ���� �� ��� ���� I� ��� ������:����� ���� � 2�3 ���������� ����� ��� �� ���&�� � �� �� � �� ����� �� ��� ��� ���:�� � � ���$ �� ��� �������� ��� � �� � �����:��� ��� ������� �� �$� �������� ������ ������� � � ��� �� �� �� � �� �� ���/ �� � ���-#�� ��� �������� ��� �� ��� ����� � �� �� � 7 ��� ��� B �� � �������� �� �$� �������� ���� � �� ����/ �� ���-# ����� �� �� ������������ ��� �� ��� ����� � �� �� � 7 � ���� � = �� ����� ������ ��� ���� �� ����� ���� �� � �� �� ��� �������� ���� � � �� ������

�� ��� ���� �� ���� ��� ����� ����������� �� �� ��� ��� ����� �� ��������� �� ��� ����� ����� N�$����� ��� ������� ��:���� ����� ��� ������ �� ��� �� � �� �� ��� :����� �� !� ��� ��� �,� �� ��� &�� � �� ����� � �� � ������������ �H��� ��� ���� �����1� � �� ��� M�� /� � ������ ������ �$��� ���� �� ����� 2. ���������� ����� ��� �# $������� / � �� �����$���� � ������ $�� � ��$������ ����� �� ���� ��� ��� ������� ������������ ����# �� $�� ����� &� ���������� ��� ������ �� &� ������ ��� ������������ �� � � ����� =- ����� ���� ��� ������������ ����� ��# $� � ���� ���� / �� � � ����� ��� ����������� �� > ����� � � ��������M�� - ���$� � ������� �� ��� ����� ���� ������ ���� �� � ���� �� ��� ����� � �� � �������� ��� � �� �� �� �� � � �� ��� �������� ����� ��� ����� �� M��� -��# �� � # ���$ ��� �. / .#�� ��� �..�/# ��$�� ����� ������ �� � �� �� ����� ����� � ������ ����� � � �� � �� ���$��� � ��� �������� ��� �������� ����� ����� ������� ���� � ��� �������� ��� ��������������� ��� ���� $� � $�� �� ������� � ���%�� M��� -��# �� � # �� ��� ���� � �� $�� ��� %������� M��� -��# �� ��# ���$ ��� ���� �� �� ����� ����� � ����� ����� � ��� �� � � ������� ��� -�4 �� ��� ��� % ����� ���% ������� �� ��� �� � �� 1� � �� ��� � ����� ������� �,���� ;/ / /< ��� ��� ���� ������������ ����� �����#� "������ M�� -��#$�� M�� -��# ��� ����� ��� ����� �� ��� �������� ����� �� ��� �� � � ������ �� �������� �� ��� ����� � � ������ ������ ��� ������� �� M�� -� # $�� M�� -��# ���� ���:������ ���� ������� ����� ��� �� ���� �� ������������ ;/7�/=< � $�� ���$ ���� ����:��� �� � ���� �� �� ����������� ��� ������ ����� �� �$� ��� �� ����� � �I����:��� �� ��� ��� ���� � $� � ���$ ����� ��I��: �� ����:�������� ��� ��� �..�/# ��$� M�� -� # �$� �� � ���� ����� ��� �� �� � ���#��� ������ $� � ��� ���%�� �� ���� ����� ����� � � ������ ��� ����� I��:�������� �� ����� ��$�� ����� � ���� ���� �� ��� ��� ���� ��� ����� �� ����� �� ��� �����$� ��� ����������� �� �������� ��������� ������� ���� �� ��� ����� ���� � ���� ����� ��� ����:

M�� /� @����� �� �������� ����� � ������ ��� �����

��� �� ��� ������� ����� �� >.. � $����� ������� ��:

�� �� ������� ��#� $�� �� � �� ����� �� �� ��� ��������

��� �� ��� ����� � �B� �# �� $�� �� � �� ����� �� �� ���

��������� ��� �� ��� ����� � ��� �� �� �,���� �����

����� M�� ��� ������ �� ���� �� ��� �����

,- �.�� (- #������ / 0���- �����- ��� �� - �� � ��- 1�- , ��23��� 45���6 ��73�5 /-/

Page 4: The role of point defects in ion beam induced crystallization of silicon investigated by molecular dynamics simulations

������ ���� ��� �� ��� ����� � ���� ����� ����� ��� ���� � ���� ����� ;/=< � ����� M�� -��# $���� �$ ����� ��� ������������� ����� ��� ����� ����%�� �� ��� ��������# $� � ����� �� ����� ���� ����� �� ��� �$����� ��

��� ������� ��� �������� ����� ����� �� ����� �������� ��� �� ��� ����� � �,�� ���� ���������� �� ����� � �� � ��� ����� � ������� �� � ������ ������� �� ��� ���:������ �� ��� ������������ )��� ��� ��� ������� � ���� �� ��� ��������� ������ �� �������� � �� �� � �� ��� (����� ����� ��������� ���� ������������ ��$����� � �$� ��� ����# ������ ������ � �� ��$ ���� �� ��� ��� ����� �� /.�1# ���� ������ ���������� �� � ����� ��

�,� � $�� ��� ��� �������� ��� ����� ���� ����� ��������� ���� �//.�:���� ��������� $� ������� ������ ��� ��� ������� �� ������ � �������� ����� ��� ��� ����� �� 1��������� ��� ����� �� �������� ����� ����������� ��� ��� ����� �,���� ���� �� �����:���� �� ���/� � ���-� � ���7# ����� �� �� �� � 7 � ���� � = �� ����� ������ ��� ��� ��� M�� 7� M�� ������� ��� ������� ��� ������� ����� �������� �� M�� /� ��� ��� �� ����� �� � � ����� ��� ����� �� ���� � ����� ����� �� ��� :����� �� �� ��� ��������� � ��������� ���:���� ��� ���� � ���/ �� � ���-� I�� ��������������� �� ��� ����� � �� �� �������� ��:��� �� � �//.�:���� ��������� ��� ������ � � ����� �� � �� ����� 74 ����� ��#� ��%� ��

M�� -� �. / .# ��$� ��� �# �� �..�/# ��$� � � �# �� � �� �� �� ��� �:*'�. . /#* ����� � ������ ��� # �� -�4 � ����� ��� �# ����� �

� �� � � �� ��� �������� ��� �� ��� ����� �� ��� $��� � ��� �������� ��� �������� ����� �� ��� ���� ����� �������� ���

��������� ������ ��� ���� $� � � ������� �� ���� ��� �� � � � ���%�� ��# �� � # �� ��� ���� � �� $�� ��� �� % ��� %

������� ��� ��� % ���� ���% ��� ���� �� ��� �� � �� ��� ���� ���� ���% ��� �� ���� � ���� ����� �� ��� ����� � � # �� ����

���� ��#�

/-- ,- �.�� (- #������ / 0���- �����- ��� �� - �� � ��- 1�- , ��23��� 45���6 ��73�5

Page 5: The role of point defects in ion beam induced crystallization of silicon investigated by molecular dynamics simulations

� ��� ���� �� ���� �������� ����� /= �: �������� ������ ��� ���� ���� �� ��������������� ����� ����� /. ����� �� �� ��� ��������� ��� ��� �� � ���7� 7 ��������� �:����� �� ��� ����� � �� 7 ��������� ���� ���//.�:����� $� � ������� ������������ � ��:����� �,� �� 1� ��� ��� �� �� � �� ��� ����������� ��� ���� � � ���� �������� :���� �� $�� � ����� � ���� � ���� ���� �������� � �� ��� ����� �# �� ����� �� �������

� ����������

��� ������� ���$ ���� ��� �� � �� ����� ���� ���� ���� �� ��� ����� � ���� ��$���� �������� �� ������ ����� �� ���� ���������:��� ���� ���� ����� � � ���� ��� � ��$������� ����� �� M����������� � � ���$ ���� ��������� �� �� �� � � �� ��� ����� � ���:������� ����� ���� ����� � ������� ��������� ��� �� � $������ ��� �� � � ��� ��� ���:�� �� �� ��� �������� �� �� ��� ��������� ����� ��� ����� �� ��� ������ $�� ��� ����������������� �� 5��� �� ��� ;-<� *���� �� ��� ;7< ��N���� �� ��� ;=<� $� � ���$ ���� ��� ���� �� ��:

���� ���� ��� �$� ���� �� ��� ����� � ������������������ ��� ���� ������� �� ��� ���:�������� �� � � ������ �� ��� �������� ������ �� ��� ;/.< ���� �� � �� �� ��� �' ����� ���� ����� � ����������� ��� �� � ���� �������� �� ���������� ����� ��� �� � � � ��:I ���� ������ ��� ��� ���� �� ������� ��� �� � �� ��� ��������� ��������� ���G� %�� ����� ;2<� $���� �� ���� � � ������� �� ��������� .�.= ������ �� ���� �� � �� $����������� �������� ���� � ������� �������� ������ ��� ��������� �� �������� ������ ��� ���� ��� ��� �,��� �� �� � �� ��:$���� ��� ����� � �� ���� ������ �� �������� � ����� �� �� � ��������� ��� ��� �� ����� �� �� ������������ ������� ���������� ��� �������� ��� ��� ��� ����� � ��� ���������� �� ��� ����� � �� ���� ������������$��� �������� ��������� �$�� � ��:�� ��/. �1# ��� ������� �� ����������� 1����� ������ $�� ������ �� ��%��� �� ��� ;/3<$�� ��������� ��� ���������� �� �� � ����� ��� ������� �� �������� ���� ������� ����������� ����� ����������� ��� ������������ ����:��������� ��� �� ���� ��� ���:������� ��� ������ ���� ��������� ������� ������ ����������� �� ���������� ���� ������� $�� ��� �������� �� ���� �� ��� ;/.< ������� ��������� ��� ��������� ��� ��� ��� ���:��������� ��� ��� �� ���� ��� ��� �������:���� ����� �� �� � �� �� ��������� ������� �� �� ��� ���� �� ���� ���� ��� ��� ���:�������� ��� �� ������ �,� �� ;/7�/4< �� ������������ ;/=�/4<� � � ��� �� ��� ����� ����� ����� � �I������� �� ��� ��� ���� �$� � � ��� ���� ���� ����� ;/4�/?<�

����� ������� ���$ ���� �� � �� �� �����:���� ������ �� ��� �:*'�/ . .#* ����� � �� ������������ �� >.. � ���� ���� �������������� ��� ��� �� ��������� �������� ���� ����:������� ��� � !" �� � 1 ��� �� � ���� ��������� ��� �������� �� ��� � �����:��� N�$����� �� ���$ �� ������� ������;/-�/7�/4�-.<� ���� ��� � ������ ��� ����� ������� � ������� ������ ����������� ������������� ��� ���� �� ��� ������������ ��� ���� �� �� ��� ������ ��� ����� � �������� H����� �� �� ��� %�$� �� ���:

M�� 7� @����� �� �������� ����� � ������ ��� �����

��� �� ��� ������� ����� �� >.. � $����� ������� ��:

�� �� ������� ��# �� $�� ��������� ����� �� �� ��� ���:

����� ��� �� ��� ����� � �B� �� �# �� �,���� ����� �����

M�� ��� ������ �� ���� ��� ��� �����

,- �.�� (- #������ / 0���- �����- ��� �� - �� � ��- 1�- , ��23��� 45���6 ��73�5 /-7

Page 6: The role of point defects in ion beam induced crystallization of silicon investigated by molecular dynamics simulations

����� $�� ��� ��� ��������� �� ������ ������������� �� �������

�������� �������

�� � %�$����� ��� ������� �� ��� )���� ��M��� ��������� ����� ���� � �� =4?'4:/�7�

����������

;/< M� 9����� !� 8�� (����� * � 8��� 4 �/??.# 7/?�

;-< �� 5���� 9��� (���� (�0� 1����� 9���� 8��� � 72 �/?3>#

3.73�

;7< @�9� *����� ��1� �� ���� 0�9� 9����� *� � 8������

9���� *���� *��� 1 /=/ �/??=# 7.4�

;=< 0� N����� �� N�%��� 8� �������� �� *%������ 9���� 8��� �

4- �/??4# /4>>2�

;4< M� 9����� "� *������ !� 8�� 9���� 8��� � =/ �/??.#

4-74�

;2< ��1� G� %��� G� (����� 8��� 7 �/?33# /-/3�

;>< �� 5���� M� (���� (�0� 1����� (����� 8��� *� � *����

9�� � /.. �/?33# 7>4�

;3< 0� N����� 9���� *���� *��� 1 //= �/?3?# 4??�

;?< �� N�%��� 0� N����� 8� �������� �� *%������ (� *���� G�

1���� 9���� 3- �/??># 472.�

;/.< 1� � ����� *�O� �� ������ @� �� ���� �� (���� � /23

�-...# 7>4�

;//< P�5� ���� @� ���� @� (������� Q��� P���� @� ��

���� �� (���� � /.. �/??4# =?7�

;/-< (�G� "������� �� )�� �� �� 8���� ��N� ������ G� 1����

9���� >> �/??2# 7/-/�

;/7< �� ������ �� �������� )�(� *�� %� @� �� ���� �� (����

� /->'/-3 �/??># -7?�

;/=< �� ������ )�(� *�� %� �� �������� (����� * � !�� � >/

�-...# -/7�

;/4< �� ������ )�(� *�� %� �� �������� @� �� ���� �� (����

� /=3 �/???# 7>4�

;/2< M�N� *������� ��1� ������ 9���� 8��� � 7/ �/?34# 4-2-�

;/>< @� ������� (�G� 1��� !� ������� 9���� 8��� � 2/

�-...# 22?2�

;/3< *� ��%���� G� R�����%� R� ������ 9��� � � ->7+->=

�/???# =>2�

;/?< )�(� *�� %� �� ������ �� �������� 9���� 8��� � 2/ �-...#

3/4.�

;-.< �� �������� �� ������ @� �� ���� �� (���� � /3. �-../#

������

/-= ,- �.�� (- #������ / 0���- �����- ��� �� - �� � ��- 1�- , ��23��� 45���6 ��73�5


Top Related