离子束诱导硅应力和非晶化的直接模拟

利用分子动力学（MD）模拟，我们研究了硅在高剂量离子辐照下的机械响应。我们采用了一个现实且高效的模型来直接模拟离子束诱导的非晶化。将非晶化样品的结构性质与实验数据和其他模拟研究的结果进行了比较。我们发现辐照材料的行为与其弛豫速率有关。根据变形能力的不同，我们观察到要么产生高压应力并随后材料膨胀，要么产生拉应力和致密化。我们注意到，诸如径向分布函数之类的统计材料性质不足以区分不同密度的非晶样品。对于任何合理的变形速率，我们观察到靶材在非晶化时发生膨胀，这与实验观察一致。这与通常导致相对于晶体 Si 更致密结构的淬火模拟形成对比。我们得出结论，尽管实验测量与大多数模拟结果之间存在实质性一致，但所研究的非晶结构可能存在根本差异；密度差异可归因于非晶网络内的局部缺陷。最后，我们表明，我们非晶化样品的退火模拟可以在不大规模重排非晶网络的情况下减少高能局部缺陷。这支持了非晶硅中的缺陷类似于晶体硅中的缺陷的提议。