نمذجة تأثيرات الحدث الفردي لحزمة بروتونية واردة ضمن مجال طاقي (1keV-100MeV)على رقاقة سيليكونية

الملخص

في هذا البحث تم نمذجة تبادل التأثير لحزمة بروتونات نشطة طاقياً مع مادة الهدف (السيليكون) باستخدام برنامج COMSOL Multiphysics، بهدف دراسة تبادل الطاقة بين الأيونات الواردة والذرات ضمن مادة الهدف والذي يشكل أساس لصنف من التأثيرات المتبادلة المعروفة بشكل شائع باسم " تأثيرات الحدث الفردي" (SEEs). وذلك باستعمال ميزات مصممة في وصلة تتبع أثر جسيم مشحون. استعملت تلك الوصلة لحساب المسافة الوسطية العابرة من قبل البروتونات في السيليكون والتي تمت مقارنتها بعد ذلك مع البيانات التجريبية ضمن مجال من قيم الطاقة البدائية، وباستعمال مُتغير تابع مُساعد لحساب طول المسار لكل أيون في الهدف، يُمكن حساب المدى الوسطي للأيونات. هذا المدى الوسطي تتم مقارنته حينئذٍ مع المدى المجدول المتوقع بموجب تقريب التباطؤ المستمر (CSDA range).

تكون مسارات الجسيم محسوبة من أجل قيم طاقة بدائية تتراوح من  إلى . عموماً عندما تزداد الطاقة فإن الجسيمات تتحرك في مسارات أكثر خطية، بينما تباطؤهم يكون محكوماً بخسارة التأيين. عند قيم طاقة بدائية مُنخفضة فإن مسارات الأيون تكون محكومة بالتأثيرات المتبادلة النووية وتميل الأيونات لأن تتحرك في اتجاهات عشوائية.

عند زيادة طاقة الأيون البدائية فإن التوافق بين مدى (CSDA) والمدى المتوقع يتحسن لأن التناقص في طاقة الأيون يكون محكوماً بخسارات التأيين التي تسبب تباطؤ مستمر للأيونات مع مرور الزمن. وأن التوافق بين مدى (CSDA) والمدى المتوقع يتحسن أيضاً لأن خسارات التأيين لا تسبب أي تغيير في اتجاه انتشار الأيون.