شبیه سازی و مقایسه ی محصولات کندوپاش در برخورد یون و الکترون با نانولایه های مختلف

امروزه اندرکنش یون ها با سطوح جامد در حوزه های مختلفی از جمله مطالعات میکروسکوپیک و طیف سنجی جهت آنالیز سطح کاربردهای وسیعی یافته است. در این پایان¬نامه پدیده¬¬هایی که از اندرکنش یون¬ها و الکترون¬ها با اتم¬های هدف رخ می¬دهد مطالعه شده و مورد مقایسه قرار گرفته است. با انتخاب 5000 یون گالیم، اندرکنش آن¬ها بر روی سطح کربن در مقیاس 110 نانومتر و بر روی سطح مس در مقیاس 80 نانومتر صورت گرفته است. همچنین برخورد تعداد 4000 یون هلیوم با سطح سیلیکون در مقیاس 900 نانومتر مطالعه شد. سطوح مذکور با توجه به سبک¬تر، هم وزن و سنگین¬تر بودنشان نسبت به یون¬های فرودی و تأثیر یون¬ها بر آن¬ها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته¬اند. در ادامه با هدف مقایسه با برخوردهای یونی و کاربرد الکترون¬ها در میکروسکوپ¬های الکترونی، اندرکنش تعداد 10000 الکترون با سطوح کربن، مس و سیلیکون بررسی شد. اندرکنش یون و الکترون با سطح به صورت محاسباتی و به ترتیب با استفاده از نرم¬افزار srim-trim نسخه¬ی 2013 و نرم افزارcasino نسخه¬ی 48/2 انجام شده است. تأثیر انرژی و زاویه¬ی برخورد یون¬ها و الکترون¬ها به سطوح بر روی عمق نفوذ، محصولات حاصل از برخورد و آسیب ناشی از پرتوها بررسی و مقایسه شده¬اند. در پایان، محدوده¬ی انرژی مطلوب حاصل از شبیه¬سازی¬های انجام شده برای یون گالیم برابر 5/0 تا 30 کیلو الکترون¬ولت به منظور به کارگیری در آنالیز میکروسکوپی و طیف¬سنجی به¬دست آمد. محدوده¬ی زاویه¬ی مناسب برای یون گالیم با هدف دست¬یابی به آسیب کمتر 0 تا 30 درجه نسبت به خط عمود بر سطح به دست آمد. مقادیر مطلوب انرژی و زاویه جهت استفاده از یون هلیوم در میکروسکوپی به ترتیب در محدوده¬ی 25 تا 70 کیلو الکترون¬ولت و 45 تا 90 درجه نسبت به خط عمود بر سطح به دست آمد. در اندرکنش الکترون¬ها با سطوح نیز محدوده¬ی انرژی 0 تا 50 کیلو الکترون¬ولت مطلوب به نظر رسید که بهترین میزان به منظور به¬کارگیری در میکروسکوپ الکترونی می باشد. همچنین افزایش زاویه¬ی الکترون فرودی برای حصول تصاویر با وضوح بیشتر از سطح نمونه پیشنهاد شد. در پایان مقایسه¬ای بین نتایج برخورد الکترونی و یونی صورت گرفته است. در بررسی¬های انجام گرفته، دسته¬ای از پارامترها با آن¬چه در تجربه اعمال شده¬اند هم¬خوانی داشته و پارامترهای اندازه¬گیری شده¬ی دیگر نیز جهت بهینه¬سازی سیستم¬های میکروسکپی یونی و الکترونی پیشنهاد شده¬اند