Введение к работе
Влияние ионной бомбардировки на изменение состава сплавов лиэи поверхности является объектом многих исследований. Интерес модификации поверхностей мишеней гаряжешшми частицами обуслов-вается важностью этого явления для различных областей материа-ведения.
Изменение состава поверхности вследствие преимущественного спыления и атомного перемешивания при комнатной температуре наддалось во многих экспериментам И]. При более высоких тємпера-рах появляются дополнительные гамме термические эффекты (на-икер, радиационно-ичдуцированная сегрегация, адсорбция Гнббсонл другие), и проблема иошю - индуцированного юі.киашя состава верхности становится еще более сложной. Комбинация этих и дру-х процессов (например, имплантация играет существенна» роль в учае больших доз) ведет к образованию поверхностного слон с из-ненной концентрацией ксупокентов, толщина и состав которого за-сят от времени облучения, типа соединения, температуры, энергии вида бомбардирующих ионов.
В случае бомбардировки легкими ионами наблюдается относи-льно слабая эрозия поверхности на фоне интенсивного перераспре-лення компонентного состава мишени, затрагивающего довольно бо-шис глубины (сравнимые с пробегом иона в сплаве).
Теоретическое исследование распыления многокомпонентных ма-
риалов ионной бомбардировкой обычно сводится к двум направлени-
121: 1) определение коэффициентов распыления компонентов одно-
дных мишеней с начальной концентрацией [31, 2) определение из-
ненных в процессе бомбардировки концентраций компонентов, учи-
тывая различные процессы, приводящие к этому изменении . Для этого применяются различные модели мишеней, в том числе и многослойные , используя характеристики распыления однородных мишеней. Такой подход обладает определенным внутренним противоречием; при расчетах компонентного состава неоднородных мишеней используются характеристики однородных матеркалос, что может, в определенных случаях, привести к ошибочным результатам.
В настоящей работе предлагается подход к распылению двухкомпонентных неоднородных материалов легкими ионами, применяемая также и к случаю распыления однородных однокомпонентній мишеней, в основе которого лежит модель, предложенная более 20 лет назад в работах Вейессманна с со-авторами 141. Согласно этой модели процесс распыления моаіет быть представлен как совокупность двух механизмов: 1) распыление восходящим (обратно-рассеянным) потоком ионов, 2) распыление нисходящим (первичным) потоком ионов. Модель применяется для описания коэффициентов распыления четырех различных типов мишеней: 1) однородная однокомпонентная мишень - на базе коїорой отрабатываются методы преобразований и определяется область применимости модели. 2) однородная двухкомпонентьая ми-шеиь - с целью тестирования применимости модели к распылению многокомпонентных мишеней, 3) слоисто- неоднородная мишень (однородный однокомпонентний слой материала на однородной полубесконечной подложке другого материала) - предельный случай мишени с измененным поверхностным слоем, 4) двухкомпонентная мишень с модифицированным поверхностным слоем с резким интерфейсом.
Целью настоящей работы является разработка аналитической модели распыления неоднородных двухкомпонентных мишеней с резким интерфейсом легкими ионами средних энергий (от 1С0 эЗ до 100 кэВ), на основе которой можно било, бы исследовать процесс распы-
лс'иия неоднородных материалов сложного состава легкими ионами, и получить по-возможности наиболее простые расчетные формулы для коэффициентов распыления сложных материалов.
Научная новизна. Создана аналитическая модель распыления мишеней сланного состава легкими ионами, базирующаяся на двух механизмах распыления: восходящим потоком ионов и нисходящим потоком ионоз. Использование именно этих механизмов позволяет наиболее полно и точно учесть все существенные при распылении процессы и дать правильное количественное описание коэффициентов распыления. В обеих механизмах учитывается эмиссия как первично-выбитых атомов, так и вторичных, в соответствии с глубиной их образования.
На основе этой модели исследован процесс распыления неоднородных материалов (слоисто-неоднородных однокомпонентних ч двух-компонентаых) легкими ионами, получены простые аналитические выражения для полных коэффициентов распыления однородных, слоисто-неоднородных» двухкомпонентных мишеней и двухкомпонентных неоднородных мишеней легкими ионами и тяжелыми ионами.
Научная и практическая ценность работы. Полученные формулы для полных коэффициентов распыления однородных., слоисто - неоднородных и двухкомпонентных материалов легкими ионами позволяют более точно описывать реальные экспериментальные данные по распылении твердых тел* Модель также позволяет рассчитывать поверхностные концентрации компонентов двухкомпонентного материала в установившемся режиме распыления не только при высоких энергиях. но и энергиях близких к порогу распыления.
Развитый ь работе подход к распылению однородных однокомпонентних я двухкомпонентнах мишеней и простейших слоисто - неоднородных мишеней легко трансформируется к случаям распыления более
СЛОЖНЫХ МИшЄНЗЙ. .
/.прсбяция рг.боти: Основное результаты работы доложены и о суздены на следующих конференциях, совещаниях и семинарах:
XVII, XVIII, XXII Всесоюзные совещания по физике взапмодейстЕ заряксннкх частиц с кристаллами (Москва 1987, 1908, 199?);
IX Всесоюзная ісокферешшя по взаимодействию атомных частиц твердые телом (Москва 1989);
Тіср.соазіїое совеїцаїшс-ссминар по диагностике поверхности ионньй пучками (Донецк. 1908);
X Всесоюзная конференция по динрмике разреженных газов (Москве 1909).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе ния, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы, состс ящего из 180 наименований. Полный объем работы с 39 листами pi сункоа и 1 таблицей составляет 119 страниц.
