519.245:004.942 Численное стохастическое моделирование транспорта электронов в облученных сегнетоэлектрических материалах

Павельчук А. В. (ФГБОУ ВО "Амурский государственный университет"), Масловская А. Г. (ФГБОУ ВО "Амурский государственный университет")

СИСТЕМА ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ, МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО, ЭЛЕКТРОННОЕ ОБЛУЧЕНИЕ, СЕГНЕТОЭЛЕКТРИК, ТРАНСПОРТ ЭЛЕКТРОНОВ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ, ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ИНЖЕКЦИИ


doi: 10.18698/2309-3684-2018-2-320


В статье представлены результаты разработки системы компьютерного моделирования, предназначенной для анализа характеристик процессов инжекции электронов при диагностике и модификации сегнетоэлектриков методами растровой электронной микроскопии. Дискретно-стохастическая модель электронных траекторий основана на физической модели однократных взаимодействий. Вычислительная схема реализации математической модели сконструирована с использованием концепции метода Монте-Карло. Предложено программное приложение, которое позволяет проводить оценку характеристик инжекционных эффектов электронных пучков в типичных сегнетоэлектриках. На основе данных вычислительных экспериментов представлены спецификация геометрических параметров области взаимодействия электронного пучка с мишенью и аналитическое выражение для распределения потерь энергии электронов. Установлены соотношения параметров модели, которые требуется учитывать для управления полевыми эффектами инжектированных зарядов в сегнетоэлектриках.


[1] Applications of Monte Carlo method in science and engineering. Edit-ed by S. Mordechai, InTech Publ., 2011. – 964 p.
[2] Краснов И.К., Мозжорина Т.Ю., Джус Д.В. Численное статистическое мо-делирование процесса обтекания летательных аппаратов потоком раз-реженного газа. Математическое моделирование и численные методы, 2017, № 3 (15), С. 71-82.
[3] Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий. Методы и применение. Под ред. У. Жу, Ж.Л. Уанга. – М.: БИНОМ. Лаборатория зна-ний, 2014. – 600 с.
[4] Аккерман А.Ф. Моделирование траекторий заряженных частиц в веще-стве. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 200 с.
[5] Joy D.C. Monte-Carlo modeling for electron microscopy and microanalysis. – New York: Oxford University Press, 1995. – 216 p.
[6] Czyzewski Z., MacCallum D.O., Roming A., Joy D.C. Calculations of Mo scat-tering cross section. J. Appl. Phys., 1990, v. 68, p. 3066-3072.
[7] Zhang H. Monte Carlo study on electron emission from dielectric materials. Journal of Computational and Theoretical Transport, 2017, v. 46, p. 330-345.
[8] Кортов В.С., Звонарев С.В. Моделирование методом Монте-Карло транспорта электронов в заряженных при облучении кристаллических диэлектриков. Математическое моделирование, 2008, Т. 20, № 6, С. 79-85.
[9] Жуплев А.С., Прохоров И.В., Яровенко И.П. Статистическое моделирова-ние транспорта электронов в задачах визуализации неоднородных сред. Дальневосточный математический журнал, 2014, т. 14, № 2, c. 217-230.
[10] Demers H., Poirier-Demers N., Couture A.R., Joly D., Guilmain M., de Jonge N., Drouin D. Three-dimensional electron microscopy simulation with the CASINO Monte Carlo software. Scanning, 2011, v. 33, no 3, p. 135-181.
[11] pyPENELOPE [электронный ресурс], URL: http://pypenelope.source-forge.net/index.html (дата обращения 17.01.2018).
[12] MC-SET simulation web site [электронный ресурс], URL: http://www.mc-set.com> (дата обращения 17.01.2018).
[13] Cazaux J. About the mechanisms of charging in EPMA, SEM, and ESEM with their time evolution. Microscopy and Microanalysis, 2004, v. 10, no 6, p. 670-680.
[14] He J., Tang S.H., Qin Y.Q., Dong P., Zhang H.Z., Kang C.H., Sun W.X., Shen Z.X. Two-dimensional structures of ferroelectric domain inversion in LiNbO3 by direct electron beam lithography. J. Appl. Phys., 2003, v. 93, p. 9943-9947.
[15] Mateos L., Bausa L.E., Ramırez M.O. Two dimensional ferroelectric domain patterns in Yb3+ optically active LiNbO3 fabricated by direct electron beam writing. Applied Physics Letters, 2013, v. 102, p. 042910 (5).
[16] Mailis S., Sones C.L., Eason R.W. Micro-structuring and ferroelectric domain engineering of single crystal lithium niobate. In: Ferroelectric crystals for pho-tonic applications. Edited by Ferraro P., Grilli S., De Natale P., Berlin, Heidel-berg: Springer Series in Materials Science, 2014, v. 91, p. 3-19.
[17] Коханчик Л.С., Иржак Д.В. Формирование регулярных доменных струк-тур и особенности переключения спонтанной поляризации в кристаллах танталата лития при дискретном облучении электронами. ФТТ, 2010, т. 52, № 2, с. 285-289.
[18] Nouiri A. Thermal effects behavior of materials under scanning electron mi-croscopy. Monte Carlo and molecular dynamics hybrid model. Research and reviews: Journal of material science, 2014, v. 2, no 4, p. 1-9.
[19] Pavelchuk A.V., Maslovskaya A.G. Simulation of internal charge dis-tribution and spatial charge characteristics of ferroelectrics irradiated by focused elec-tron beam. In: Proc. SPIE 10176, 2016, p. 101760P (12).
[20] Fitting H.-J., Touzin M. Secondary electron emission and self-consistent charge transport in semi-insulting samples. J. Appl. Phys., 2011, v. 110, no 4, p. 044111 (12).


Павельчук А.В., Масловская А.Г. Численное стохастическое моделирование транспорта электронов в облученных сегнетоэлектрических материалах. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 2, с. 3–20.



Скачать статью

Количество скачиваний: 715