Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
По мере увеличения /0 > Лі коэф. К возрастает, проходит через максимум, положение к-рого зависит от комбинации частица — мишень, и убывает (рис. 1),
Рис. 1. Зависимость коэффициента распыления Cu от анергия бомбардирующих ионов Kr+.
Типичные значения К — в максимуме от 10~а ат/яов (лёгкие иоиы) до (I—5)-10 ат/ион (тяжёлые ионы). Зависимость К от атомных номеров как бомбардирующих ионов Ztl, так и атомов материала мишеии Zm является немонотонной. В частности, зависиыость от Zm качественно такая же, как и зависимость обратной величпиы энергии сублимации /с распыляемого материала (рис. 2). При столкиовит. Р. под действием нейтронов К ~ І0~4—IO"6 ат/иои. При увеличении угла 0 падения частнц и а мишеиь К для пол ик ристал л ич. и аморфных мишеней растёт, проходит через максимум (0 = = 60—80°) и затем убывает. Для монокриста л л ич. мишеней иа фойе возрастания KcQ наблюдаются резкие его уменьшения, когда направление бомбардировки становится параллельным либо осям, либо плоскостям мишеии с низкиыи кристаллографич. яидексами (рис. 3).
Зависимость К от темп-ры T мишени обычно является слабой, если только T ие близка к Tnjl материала мишени либо если в исследуемом температурном интервале мишень ие претерпевает фазовых переходов. В последнем случае К ыожет резко изменяться в узком температурном интервале. Коэф. К может зависеть также н от флюенса облучения и от состояния облучаемой поверхности, в частности от размеров зёрен, текстуры поверхности, шероховатости.
г
Be,С,О,Ne,Mtf1S,Ca, CrtNfZntSe, Sr, Mo, PdtSn, Ba, Nd, Gd, Li,В,NtNal AI1P1 K^V1Mn,Cu,n Br, V, Nb, Ag.^Sb, La^ Eu,
30
20
Kr+
45 иэВ
Co1
у Zn
Cu
NI
30
Ag
40
50
?
.Cd
Pd,
1/«с,эВ-‘
0,9 _ [эВ-l]
0,7 0,5 0,3
I- Vc
0.1 —Ци-
Sb
T
Sn
і
L
чем N ~ COS ф. При увеличении , 0 максимум распределения сдвигается в направлении пучка бомбардирующих ионов. В случае мрнокри-сталлич. мишеней наблюдается преимуществ, выход распылённого вещества вдоль иаиб. плотно упакованных направлений мишени (п я т-н а Венера).
Эиергетич. распределение распылённых частиц N(S) широкое. Среди распылён-
ных частиц имеются частицы как с тепловыми энергиями (S *— кТ), так и с энергиями S ~ S0. Максимум
распределения наблюдается при Sмакс — *—*0 эВ; его положение зависит от энергии сублимации Sc атомов мишеии. При S <^макс
N(S) S~2 (рис. 4). Ср. энер-
гия S распылённых частиц тем меньше, чем больше К (для монокристаллич. мгіше-ней S Зависит также от
ч ристал л ографич. направления).
При бомбардировке молекулярными ионами, а также при бомбардировке тяжёлых мишеней тяжёлыми ионами ыогут' наблюдаться нелинейные эффекты. В частности, коэф- Р. двухатомными молекулярными ионами может превышать 2К для атомарных иоиов той же скорости,
Yb, w, HetPb Ta,
70
Au, Bi 80
90
Zn
ЇМ*
- «Be
U
.Mn I
CrШЯИ* LJSn
V11
Рис. 4. Энергетическое распределение распылённых Частиц.
PboTI
bBl Au U
Thf
20
40
80
00 Zu
Рис. 2. Зависимость К от атомного номера иона Z„(a), от атомного номера Zk атома мишени (б) и зависимость обратной величины анергии сублимации Sc от Zm (в).
Jf. атом/кон
Рис. 3. Зависимость К от угла падения 6 ионов на мишень.
Угл. распределение вылетающих частиц в случае аморфных и по-ликристаллич. мишеией широкое. Если энергия бомбардирующих частиц S0 ие слишком мала и углы падения 0 ие слишком велики, то распределение слабо зависит от сорта частиц, Sfi, 0, и в первом приближении число распылённых частиц N ~ cos ф (ф — угол вылета относительно нормали к поверхности мишени). При высоких энергиях распределение частиц более узкое, при низких — более широкое,
а эиергетич. распределение распылённых частиц может обогащаться частицами с энергиями S ~ kT.
В процессе Р. могут происходить изменения состава, структуры и топографии поверхности. Под действием тяжёлых ионов образуются коиусы и пирамиды размером порядка мкм, гребии, канавки и ямки. При облучении лёгкими иоиами в приповерхностном слое могут появляться пузырьки газа, что приводит к вспучиванию поверхности (блистерингу), шелушению и отслаиванию.
Теории столкиовительного Р. (иапр,, теория Зигмунда) основаны иа рассмотрении каскадов упругих столкновений, вызванных передачей кинетич. энергии от бомбардирующей частицы атомам мишеии. Различают 3 режима столкиовительного Р. Режим прямого выбивания реализуется вблизи порога Sn при бомбардировке лёгкими ионами и при скользящем падении; протяжённость каскадов невелика, значит, вклад дают первично выбитые атомы (рис. 5). Режим линейных каскадов (реализуется для всех иоиов, кроме самых тяжёлых — с энергиями S0 от і до иеск. десятков кэВ и для нейтронов) характеризуется малой плотностью распределения выбитых атомов, так что преобладают столкновения движущихся атомов с неподвижными, а столкновения движущихся
265
РАСПЫЛЕНИЕ
РАССіЯНИЕ
Прямо* мібкеаміе
Линейных каскад
Теплей# IMX
266
О '0400 Рис. 5. Режимы сто л к но вите л ьно го распыления.
