Development of Simplified Simulation Method of Diffusion Based on Monte Carlo Analysis

基于蒙特卡罗分析的扩散简化模拟方法的发展

• 批准号: 08555025
• 负责人: KITAMURA Takayuki
• 金额: $ 3.26万
• 依托单位: KYOTO UNIVERSITY
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08555025/
• 关键词: Atomic Simulation; Molecular Dynamics; Monte Carlo Method; Simplified Simulation; Surface Diffusion; Grain Boundary Groove; Defect; キャビティ; 簡易解析法; シミュレーション時間; 原子間ポテンシャル; 拡散; 原子のジャンプ; 分子動力学

The failure of microelement such as conductors in a LSI is caused mostly by the atomic scale defects. The defect mucleation often takes place by diffusion along boundaries. The molecular dynamics simulation, however, can not be applied to the process in a real component because it can simulate the behavior of atoms in a very short period. A Monte Carlo method to simulate the process of defect nucleation in a longer period is proposed focusing on the jumps of atoms along the surface. In this study, the nucleation process of grain boundary grooving in an aluminum conductor is analyzed in terms of atomic mechanics. The formation of grooving is successfully simulated by the method. Then, the motion of atoms near an intersection between grain boundary and surface near the melting temperature is simulated by a molecular dynamics and the formation of grooving can be recognized for low SIGMA boundaries. The validity of new method is examined by the molecular dynamics result.

大规模集成电路中导体等微元器件的失效主要是由原子级缺陷引起的。缺陷核化通常通过沿沿着边界扩散而发生。然而，分子动力学模拟不能应用于真实的部件中的过程，因为它可以在很短的时间内模拟原子的行为。针对原子沿表面沿着跳跃的情况，提出了一种模拟长周期缺陷形核过程的蒙特卡罗方法。本文从原子力学的角度分析了铝导体晶界开槽的形核过程。该方法成功地模拟了切槽的形成。然后，在熔化温度附近的晶界和表面之间的交叉点附近的原子的运动是由分子动力学模拟和凹槽的形成可以识别为低SIGMA边界。分子动力学结果验证了新方法的有效性。

项目成果

Takayuki Kitamura: ""Molecular Dynamics Simulation on Grain Boundary Diffusion in Aluminum under Hydrostatic Stress"" JSME International Journal, Ser.A. Vol.41, No.1. 10-15 (1998)

Takayuki Kitamura：“静水应力下铝晶界扩散的分子动力学模拟”，JSME 国际期刊，Ser.A。

Takayuki Kitamura: ""Numerical Analysis on Growth of Grain Boundary Cavity in Lattice Diffusion Greep"" Transaction of JSME,Ser.A. Vol.64, No.618. 373-378 (1998)

Takayuki Kitamura：“晶格扩散 Greep 中晶界空腔生长的数值分析”，JSME，Ser.A 刊。

北村隆行: "粒界三重線近傍における拡散の分子動力学シミュレーション" 日本機械学会第10回計算力学講演会. (発表予定).

Takayuki Kitamura：“三线态晶界附近扩散的分子动力学模拟”日本机械工程师学会第十届计算力学会议（预定演讲）。

Takayuki Kitamura: "Molecular Dynamics Simulation on Grain Boundary Diffusion in Aluminum under Hydrostatic Stress" JSME International Journal,Ser.A. 41・1. 10-15 (1998)

Takayuki Kitamura：“静水应力下铝晶界扩散的分子动力学模拟” JSME 国际期刊，Ser.A. 41・1.10-15 (1998)

北村隆行: "体拡散クリープ下の粒界キャビティ成長の数値解析" 日本機械学会論文集,A編. 64・618. 373-378 (1998)

Takayuki Kitamura：“体扩散蠕变下的晶界空洞生长的数值分析”日本机械工程学会会刊，A版64・618（1998）。