Non-equilibrium molecular dynamics of electromigration in aluminum and its alloys
Alüminyum ve alaşımlarında elektrogöçün moleküler dinamik simülasyonu
- Tez No: 181074
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektrogöç, Yayınım, Moleküler Dinamik, Alüminyum bağlantı elemanı, Electromigration, Diffusion, Non-Equilibrium Molecular Dynamics, Aluminum Interconnect
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Entegre devrelerin sürekli küçülmesiyle elektronik devre bağlantı elemanlarında oluşan akım yoğunluğukatlanarak artmaktadır. Bu tür devrelerde geniş ölçüde kullanılan Alüminyum metali, düşük sıcaklıktahızlı yayınım devinimine sahiptir. Aynı anda hem yüksek akım yoğunluğu, hem de hızlı yayınımdevinimi, devrelerin elektrogöç nedeniyle hızlı bir şekilde bozulmasına neden olmaktadır. Elektrogöç,akım içinde ilerleyen elektronların momentumlarını atomlara aktarmalarıyla oluşan kütle hareketidir. Buçalışmada, alüminyuma eklenen alaşım elementlerinin yayınım davranışına etkisi, elektrogöç kuvvetialtında, denge dışı moleküler dinamik yöntemiyle incelenmiştir. Elektrogöç kuvveti, kuvvetin kafesiçindeki hatalara bağlı olduğu psödopotansiyel metodu ile hesaplanmıştır. Çalışmada, Cu, Mg, Mn, Sn veTi elementleri, %1,125 atom oranında alüminyuma eklenmiştir. Elektrogöç kuvveti, eklenen alaşımelementleri ve bu elementleri çevreleyen alüminyum atomları üzerinde hesaplanarak denge dışı durumuile moleküler dinamik yöntemine dahil edilmiştir. Daha sonra alüminyum atomlarının atlama frekansıhesap edilmiştir. Elektrogöç koşulları altında yayınım devinimi azaltmada Cu, Mn ve Sn katkılarının çoketkili olduğu görülmüştür. Bakırın, alüminyum içinde böylesi bir etkiye sebep olduğu deneysel çalışmalarsonucunda uzun zamandır bilinmektedir ancak Mn ve Sn elementlerinin de buna benzer etkileri olduğu ilkdefa gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
With constant miniaturization of integrated circuits, the current densities experienced in interconnects inelectronic circuits has been multiplied. Aluminum, which is widely used as an interconnect material, hasfast diffusion kinetics under low temperatures. Unfortunately, the combination of high current density andfast diffusion at low temperatures causes the circuit to fail by electromigration (EM), which is the masstransport of atoms due to the momentum transfer between conducting electrons and diffusing atoms. In thepresent study, the effect of alloying elements in aluminum on the diffusion behavior is investigated using anon equilibrium molecular dynamics method (NEMD) under the effect of electromigration wind force.The electromigration force was computed by the use of a pseudopotential method in which the forcedepends on the imperfections on the lattice. 1.125 at% of various elements, namely Cu, Mg, Mn, Sn andTi were added into aluminum. The electromigration force was then calculated on the alloying elementsand the surrounding aluminum atoms and these forces incorporated into molecular dynamics using thenon-equilibrium formalism. The jump frequencies of aluminum in these systems were then computed. Cu,Mn and Sn impurities were found to be very effective in lowering the kinetics of the diffusion underelectromigration conditions. Cu was known experimentally to have such an effect on aluminum for severalyears, but the Mn and Sn elements are shown here for the first time that they can have a similar effect.
Benzer Tezler
- Non-equilibrium molecular dynamics simulations of gas phase separations and transport in porous membranes
Başlık çevirisi yok
AYDIN OZCAN
Doktora
İngilizce
2020
Kimya MühendisliğiUniversity of London - University College LondonPROF. Ozgur Yazaydin
- Molecular dynamics study of the thermal conductivity in nanofluids
Nanoakışkanlarda termal iletkenliğin moleküler dinamik hesaplamaları
İREM TOPAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM ÖZGÜR SERVANTİE
- Theoretical characterization of colloid-polymer nano-composites
Kolloid-polimer nano-bileşiklerin teorik karakterizasyonu
EKİN KÜÇÜKSÖNMEZ
Doktora
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM SERVANTIE
- Karbon tabanlı yeni hibrit nano-yapıların modellenmesi ve analizi
Modeling and analysis of carbon based new hybrid nano-structures
ÜNAL DEĞİRMENCİ
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Carbon nanotubes thermal conductivity analysis using molecular dynamics simulations
Karbon nanotüplerin moleküler dinamik simülasyonları kullanarak termal iletkenlik analizi
KASIM TOPRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Makine MühendisliğiRice UniversityMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILDIZ BAYAZITOGLU