Detención y rango de iones en la materia ( SRIM ) es un grupo de programas de computadora que calculan la interacción de los iones con la materia ; El núcleo de SRIM es un programa de Transporte de iones en materia ( TRIM ). SRIM es popular en la comunidad de investigación y tecnología de implantación de iones y también se utiliza ampliamente en otras ramas de la ciencia de los materiales de radiación .
Desarrollador (es) | James F. Ziegler |
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Versión inicial | 1983 |
Lanzamiento estable | SRIM-2008 |
Versión de vista previa | SRIM-2013 |
Escrito en | Visual Basic 5.0 |
Sistema operativo | Microsoft Windows |
Plataforma | IA-32 |
Tamaño | 34 MB (SRIM-2013 Professional) |
Disponible en | inglés |
Tipo | Física computacional |
Licencia | Freeware |
Sitio web | srim |
Historia
SRIM se originó en 1980 como un programa basado en DOS que luego se llamaba TRIM. [1] La versión de DOS se actualizó hasta 1998 y todavía está disponible para descargar. Se ejecutará en una PC Unix que tenga un emulador de DOS. SRIM-2000 requiere una computadora con cualquier sistema operativo Windows. El programa puede funcionar con sistemas basados en Unix o Macintosh a través de Wine . [2] [3]
Los programas fueron desarrollados por James F. Ziegler y Jochen P. Biersack alrededor de 1983 [1] [4] y se están actualizando continuamente con cambios importantes que ocurren aproximadamente cada cinco años. [5] SRIM se basa en un método de simulación de Monte Carlo , a saber, la aproximación de colisión binaria [6] [7] [8] con una selección aleatoria del parámetro de impacto del siguiente ion en colisión.
Operación
Como parámetros de entrada, necesita el tipo de iones y la energía (en el rango de 10 eV - 2 GeV) y el material de una o varias capas objetivo. Como resultado, enumera o traza la distribución tridimensional de los iones en el sólido y sus parámetros, como la profundidad de penetración, su propagación a lo largo del haz de iones (llamado dispersión) y perpendicular a él, todas las cascadas de átomos objetivo en el objetivo. se siguen en detalle; concentración de vacantes , tasa de pulverización catódica , ionización y producción de fonones en el material objetivo; reparto de energía entre las pérdidas nucleares y de electrones , la tasa de deposición de energía;
Los programas están diseñados para que se puedan interrumpir en cualquier momento y luego reanudarlos más tarde. Tienen una interfaz de usuario fácil de usar y parámetros predeterminados integrados para todos los iones y materiales. Otra parte del software permite calcular la potencia de frenado electrónica de cualquier ion en cualquier material (incluidos los objetivos gaseosos) basándose en una parametrización promedio de una amplia gama de datos experimentales. [4] Esas características hicieron que SRIM fuera inmensamente popular. Sin embargo, no tiene en cuenta la estructura cristalina ni los cambios de composición dinámica en el material que limitan severamente su utilidad en algunos casos.
Otras aproximaciones del programa incluyen colisión binaria (es decir, se desprecia la influencia de los átomos vecinos); el material es completamente amorfo, es decir, la descripción de los efectos de canalización de iones [9] no es posible, la recombinación de átomos desprendidos (intersticiales) con las vacantes, [10] un efecto que se sabe que es muy importante en los picos de calor en los metales, [11] está descuidado;
No existe una descripción de la agrupación de defectos y la amorfización inducida por irradiación, aunque la primera ocurre en la mayoría de los materiales [12] [13] y la última es muy importante en los semiconductores. [14]
La potencia de frenado electrónica es un ajuste promedio para una gran cantidad de experimentos. [4] y el potencial interatómico como una forma universal que es un ajuste promedio a los cálculos de la mecánica cuántica, [4] [15] el átomo objetivo que alcanza la superficie puede dejar la superficie (ser bombardeado ) si tiene impulso y energía para pasar. la barrera de superficie, que es una suposición simplificadora que no funciona bien, por ejemplo, a energías por debajo de la energía de penetración de la superficie [16] o si existen efectos químicos. [17]
El sistema está estratificado, es decir, no es posible la simulación de materiales con diferencias de composición en 2D o 3D.
La energía de desplazamiento del umbral es una función escalonada para cada elemento, aunque en realidad depende de la dirección del cristal. [18]
Ver también
- Aproximación de colisión binaria
- Poder de frenado (radiación de partículas)
- Longitud de atenuación
- Cascada de colisión
- Pulverización
- Implantación de iones
Otras lecturas
- JF Ziegler, JP Biersack y U. Littmark (1985). Detención y rango de iones en sólidos (1ª ed.). Nueva York: Pergamon Press .
- JF Ziegler y JP Biersack y MD Ziegler (2008). SRIM: la detención y el rango de iones en la materia . ISBN de SRIM Co. 978-0-9654207-1-6.
- A. Galdikas (2000). Interacción de iones con materia condensada . Editores Nova . pag. 15. ISBN 978-1-56072-666-1.
- JF Ziegler (1998). "Problemas de simulación de RBS / ERD: poderes de frenado, reacciones nucleares y resolución del detector". Nucl. Instrum. Métodos Phys. Res. B . 136-138 (1-4): 141. Bibcode : 1998NIMPB.136..141Z . doi : 10.1016 / S0168-583X (97) 00664-2 .
- JF Ziegler (2004). "SRIM-2003" . Nucl. Instrum. Métodos Phys. Res. B . 219–220: 1027. Código Bibliográfico : 2004NIMPB.219.1027Z . doi : 10.1016 / j.nimb.2004.01.208 .
Referencias
- ^ a b Biersack, JP; Haggmark, LG (1980). "Un programa informático de Monte Carlo para el transporte de iones energéticos en objetivos amorfos". Instrumentos y métodos nucleares . 174 (1–2): 257–269. Código Bibliográfico : 1980NucIM.174..257B . doi : 10.1016 / 0029-554X (80) 90440-1 .
- ^ SRIM más Linux sobre Wine (SRIM + (LINUX / WINE))
- ^ Página de vinos SRIM @WineHQ
- ^ a b c d Ziegler, JF; Biersack, JP; Littmark, U. (1985). Detención y rango de iones en la materia . Nueva York: Pergamon Press . ISBN 978-0-08-021607-2.
- ^ "Interacciones de partículas con la materia" . Consultado el 17 de agosto de 2014 .
- ^ Robinson, M .; Torrens, I. (1974). "Simulación por computadora de cascadas de desplazamiento atómico en sólidos en la aproximación de colisión binaria". Physical Review B . 9 (12): 5008–5024. Código Bibliográfico : 1974PhRvB ... 9.5008R . doi : 10.1103 / PhysRevB.9.5008 .
- ^ Fue, G. (2013). Fundamentos de la ciencia de los materiales de radiación . Springer .
- ^ Smith, R., ed. (1997). Colisiones atómicas e iónicas en sólidos y en superficies: teoría, simulación y aplicaciones . Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press . ISBN 978-0-521-44022-6.
- ^ Robinson, MT; Oen, OS (1963). "La canalización de átomos energéticos en redes cristalinas". Letras de Física Aplicada . 2 (2): 30–32. Código Bibliográfico : 1963ApPhL ... 2 ... 30R . doi : 10.1063 / 1.1753757 .
- ^ Averback, RS; Díaz de la Rubia, T. (1998). "Daños por desplazamiento en metales irradiados y semiconductores" (PDF) . En Ehrenfest, H .; Spaepen, F. (eds.). Física del estado sólido . 51 . Nueva York: Academic Press . págs. 281–402. doi : 10.1016 / S0081-1947 (08) 60193-9 . ISBN 978-0-12-607751-3.
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- ^ Vajda, P. (1977). "Anisotropía del daño por radiación de electrones en cristales metálicos". Reseñas de Física Moderna . 49 (3): 481–521. Código bibliográfico : 1977RvMP ... 49..481V . doi : 10.1103 / RevModPhys.49.481 .
enlaces externos
- El portal web del programa SRIM / TRIM