Математичне моделювання технологій іонної імплантації в кристалічні матеріали та наноструктури (див. рис. 1) на сьогодні розглядається як основний інструмент оптимізації технологічних процесів створення матеріалів із заданими властивостями в мікроелектроніці та розробки перспективних радіаційних нанотехнологій.
Рис. 1 – Нанотрубки
Для прогнозування профілів імплантації іонів у монокристали в НВК ВДЕРТ побудована стохастична теорія кінетики осьового каналювання іонів низьких енергій, яка враховує втрати повної енергії при русі іона в каналі [7(2006),22(2006)]. Окрім цього, профілі незалежно моделювалися методами парних зіткнень і молекулярної динаміки за допомогою розробленої оригінальної програми MICKSER. Як видно з Рис. 2, отримано гарну кількісну відповідність результатів теоретичних розрахунків і моделювання з надійними експериментальними даними. Показано, що орієнтаційні залежності форми профілю впровадження іонів добре узгоджуються з теоретичними критеріями стійкості каналювання, а при падінні іонів далеко від напрямків каналів решітки наявність довгопробіжних хвостів у профілях залягання визначається ефектом об'ємного захоплення іонів в осьові канали.
Рис. 2. Результати теоретичних розрахунків і комп'ютерного моделювання профілів впровадження іонів бору різних енергій при імплантації вздовж осьового каналу <100> кристалу кремнію у порівнянні з експериментальними даними.
Поряд з імплантацією в кристали останнім часом великий інтерес викликає впровадження прискорених іонів у наноструктурні матеріали, зокрема, з метою використання наноструктур як середовищ – акумуляторів водню для потреб альтернативної водневої енергетики [2(2006),3(2006)]. За допомогою програми MICKSER методами комп'ютерного моделювання вперше побудовано профілі впровадження іонів середніх енергій у надґратки одношарових нехіральних вуглецевих нанотрубок у режимі каналювання (рис. 3).
Рис. 3 – Результати, отримані методами комп'ютерного моделювання
Виявлено та пояснено багатопікову структуру профілів імплантації, визначено основні закономірності їх формування. Також методами комп'ютерного моделювання вивчалися можливості керування пучками прискорених заряджених частинок із використанням різних механізмів їх відбиття від поверхні [23(2006),24(2006)] і макроканалювання в коліматорах і нанокапілярах [25(2006)].