多尺度模拟方法在半导体材料位移损伤研究中的应用

　　本书系统介绍了用于材料位移损伤研究的多尺度模拟方法，包括辐射与材料相互作用模拟方法、分子动力学方法、动力学蒙特卡罗方法、第一性原理方法、器件电学性能模拟方法等，模拟尺寸从原子尺度的10.10m到百纳米，时间从亚皮秒量级到106s，并给出了多尺度模拟方法在硅、砷化镓、碳化硅、氮化镓材料位移损伤研究中的应用，揭示了典型半导体材料的位移损伤机理和规律，在核技术和辐射物理学科的发展、位移损伤效应研究、人才培养等方面具有重要的学术意义和应用价值。

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目录
丛书序
前言
主要符号表
第1章绪论1
1.1位移损伤效应2
1.2单粒子位移损伤效应3
1.3位移损伤的多尺度特点6
1.4位移损伤缺陷的产生及演化模拟8
参考文献11
第2章多尺度模拟方法15
2.1辐射与材料相互作用模拟方法17
2.1.1载能粒子与原子核的碰撞动力学17
2.1.2二体碰撞近似方法19
2.2分子动力学方法23
2.3动力学蒙特卡罗方法27
2.4**性原理方法30
2.4.1**性原理计算方法31
2.4.2VASP软件31
2.5器件电学性能模拟方法34
2.5.1缺陷复合理论34
2.5.2位移损伤缺陷的电学性质36
2.5.3SentaurusTCAD软件38
参考文献38
第3章多尺度模拟方法在硅材料位移损伤研究中的应用42
3.1离子入射硅引起的位移损伤缺陷初态研究42
3.1.1离子入射硅初级碰撞过程的蒙特卡罗模拟42
3.1.2硅中离位级联的分子动力学模拟46
3.2位移损伤缺陷的长时间演化机理研究60
3.2.1中子在硅中产生的初级反冲原子能量分布计算62
3.2.2位移损伤缺陷长时间演化的动力学蒙特卡罗模拟63
3.2.3位移损伤缺陷的长时间演化机理69
3.2.4空间均匀分布缺陷的长时间演化机理76
3.2.5位移损伤电流退火因子78
3.3重离子引起的单粒子位移损伤电流计算83
3.3.1单粒子位移损伤电流计算方法83
3.3.2252Cf辐照超低泄漏电流二极管的单粒子位移损伤电流计算89
3.4本章小结101
参考文献102
第4章多尺度模拟方法在砷化镓材料位移损伤研究中的应用107
4.1质子在GaAs中初级离位碰撞模拟107
4.1.1物理模型108
4.1.2质子入射GaAs材料全射程模拟110
4.1.3质子垂直入射GaAs太阳电池模拟114
4.2GaAs中级联碰撞的分子动力学模拟118
4.2.1计算方法119
4.2.2结果与讨论122
4.3GaAs中辐照缺陷长时间演化的KMC模拟132
4.3.1GaAs中辐照缺陷相关性质计算及KMC模拟设置132
4.3.2结果与讨论137
4.4本章小结140
参考文献141
第5章多尺度模拟方法在碳化硅材料位移损伤研究中的应用145
5.1中子与SiC材料初级碰撞模拟146
5.1.1初级碰撞模拟设置147
5.1.2初级碰撞模拟结果147
5.2PKA级联碰撞的分子动力学模拟151
5.2.1势函数与材料结构模型151
5.2.2计算内容与程序设计152
5.2.3数据处理方法154
5.2.4结果与讨论155
5.34H-SiC中缺陷长时间演化的KMC模拟160
5.3.1计算方法160
5.3.2程序设计161
5.3.3结果与讨论162
5.4位移损伤致反向漏电流的计算167
5.5本章小结171
参考文献172
第6章多尺度模拟方法在氮化镓材料位移损伤研究中的应用174
6.1不同中子能谱环境下GaN中产生的初级反冲原子能谱研究174
6.210keVPKA在GaN中离位级联的分子动力学模拟研究178
6.2.1点缺陷的演化规律180
6.2.2点缺陷的空间分布及缺陷团簇181
6.2.3点缺陷产生与温度的关系183
6.3基于动力学蒙特卡罗的GaN位移损伤缺陷演化的模拟研究183
6.41MeV中子辐照GaN产生缺陷的演化模拟研究185
6.4.11MeV中子在GaN中产生的初级反冲原子186
6.4.2不同能量PKA在GaN中产生缺陷的分子动力学模拟研究186
6.4.3基于动力学蒙特卡罗的位移损伤缺陷演化模拟研究190
6.4.4基于TCAD的GaN电学特性研究194
6.5本章小结196
参考文献196