Wechselwirkungen sehr langsamer hochgeladener Ionen mit einer ...

134 7. Simulation der Kristallschädigung
Folglich kann man in einer groben Näherung annehmen, daß der ursprüngliche
Ladungszustand der Ionen bei binären Kollisionen im Innern des Festkörpers
keine entscheidende Rolle mehr spielt. Die TRIM–Simulationen eignen sich
somit für eine Approximation der aus Ion–Targetatomstößen resultierenden
Kristallschädigung 1 .
Als Konsequenz aus den Stoßvorgängen entstehen Gitterfehler, Einlagerungen
von Fremdatomen, Ionisationsprozesse und Phononen. Im Rahmen der
Simulationsrechnungen vergleichen wir speziell die von den Ionen ausgehenden
Gitterfehler und Implantationseffekte in Abhängigkeit von ihrer kinetischen
Energie. Unter Ausnutzung der in hohen Ladungszuständen gespeicherten
potentiellen Energien, welche zum Teil schon vor der Oberfläche
freigesetzt werden, wird sich ein sehr schonendes Verfahren zur Modifikation
von Einkristalloberflächen aufzeigen lassen.
7.1.1 Programmbeschreibung
Das für MSDOS–Systeme 2 geschriebene TRIM–Programm kann die Wechselwirkungen
von einfach geladenen, mononuklearen Ionen mit aus bis zu
drei Kristallschichten bestehenden, kristallinen Festköpern simulieren. Der
Ionenstrahl wird über Atomsorte, Masse, Energie und Einfallswinkel spezifiziert.
Zur Beschreibung jeder Kristallschicht steht eine Liste von Atomen
und Verbindungen zur Verfügung, welche auch anteilig miteinander kombiniert
werden können.
Stöße zwischen Ionen und Targetatomen gehen über ein vollständig quantenmechanisch
gerechnetes Verfahren in die Berechnungen ein. Dabei spüren
die Stoßpartner bei den Kollisionen einerseits ein durch Leitungsbandelektronen
abgeschirmtes Coulomb–Potential, andererseits führt der Überlapp der
Elektronenwellenfunktionen zu Austausch– und Korrelationstermen. Mittels
statistischer Mittelungsalgorithmen erreicht das Programm trotz dieser detaillierten
Rechnungen eine hohe Geschwindigkeit.
Vor dem Start der Rechnungen müssen dem Programm Informationen über
intraatomare Bindungsverhältnisse und die kollektive elektronische Struk-
1 Genauer betrachtet muß die Anwendbarkeit des in TRIM implementierten ZBL–
Potentials auf Stoßprozesse langsamer, hochgeladener Ionen und ≪hohler≫ Atome mit
Targetatomrümpfen innerhalb des Festkörpers demonstriert werden.
2 TRIM ist ebenfalls unter DOS–Emulatoren von LINUX, UNIX und OS/2 ausführbar.