Остановка и пробег ионов в веществе - Stopping and Range of Ions in Matter
| Разработчики) | Джеймс Ф. Зиглер |
|---|---|
| Первый выпуск | 1983 г. |
| Стабильный выпуск | SRIM-2008
|
| Предварительный выпуск | SRIM-2013
|
| Написано в | Visual Basic 5.0 |
| Операционная система | Майкрософт Виндоус |
| Платформа | IA-32 |
| Размер | 34 МБ (SRIM-2013 Professional) |
| Доступно в | английский |
| Тип | Вычислительная физика |
| Лицензия | Бесплатное ПО |
| Веб-сайт | srim |
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
SRIM возникла в 1980 году как программа, основанная на DOS, а затем называлась TRIM. 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 .
Программы были разработаны Джеймсом Ф. Зиглером и Йохеном П. Бирсаком примерно в 1983 году и постоянно обновляются, причем основные изменения происходят примерно каждые пять лет. SRIM основан на методе моделирования Монте-Карло , а именно приближении парных столкновений со случайным выбором прицельного параметра следующего сталкивающегося иона.
Операция
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 программного обеспечения позволяет рассчитывать электронную тормозную способность любого иона в любом материале (включая газовые мишени) на основе усредняющей параметризации обширного диапазона экспериментальных данных. Эти функции 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 невозможно, не учитывается рекомбинация выбитых атомов (междоузлий) с вакансиями - эффект, который, как известно, очень важен при всплесках тепла в металлах;
Нет описания кластеризации дефектов и аморфизации, вызванной облучением, хотя первое происходит в большинстве материалов, а второе очень важно в полупроводниках.
Электронная тормозная способность усредняется для большого количества экспериментов. и межатомный потенциал как универсальная форма, усредняющая квантово-механические расчеты, целевой атом, который достигает поверхности, может покинуть поверхность ( распыляться ), если у него есть импульс и энергия, чтобы пройти через поверхностный барьер, что является упрощающим предположением. это не работает, например, при энергиях ниже поверхностной энергии проникновения или если присутствуют химические эффекты.
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.
Смотрите также
- Бинарное приближение столкновений
- Тормозная способность (излучение частиц)
- Длина затухания
- Каскад столкновений
- Распыление
- Ионная имплантация
дальнейшее чтение
- 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 .