Процессы при ионном распылении поверхности твердых тел и энерго-масс-спектрометрия вторичных ионов

• Автор: Никитенков, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 321 с. : ил.

ОГЛАВЛЕ Н ИЕ

Использованные обозначения и аббревиатуры

Глава 1. Современное состояние исследований процессов при ионном

распылении поверхности твердых тел

1.1. Элементы теории атомных столкновений

1.1.1. Сечения столкновений

1.1.2. Сечение рассеяния и прицельный параметр

1.1.3. Упругие столкновения

1.2. Элементы теории прохождения ускоренных частиц через

вещество

1.3. Элементы теории ионного распыления

1.3.1. Классификация механизмов распыления
1.3.2. Теория распыления путем каскадов атомных столкновений
1.3.3. Модели теплового пика, горячего пятна и ударных волн
1.3.4. Механизмы распыления за счет электронных процессов и химических реакций
1.3.5. Особенности распыления многокомпонентных мишеней
1.3.6. Моделирование процессов распыления на ЭВМ
1.3.7. Сравнение теоретических и экспериментальных энергетических спектров вторичных атомов
Выводы
Глава 2. Возбуждение и ионизация вторичных атомов
2.1. Классификации теоретических моделей ионообразования
2.2. Классификация микропроцессов, ответственных за
ионообразование
2.2.1. Микропроцессы в твердом теле вблизи поверхности
2.2.2 Микропроцессы на поверхности
2.2.3. Взаимодействие атома с поверхностью и микропроцессы в
приповерхностной области вакуума

2.2.4. Микропроцессы в свободных вторичных атомных частицах
2.3. Модели ионизации вторичных атомов в условиях распыления за
счет каскадов атомных столкновений
2.3.1. Модели электронного обмена
2.3.2 Модели разрыва связей
2.4. Термодинамическое описание процессов ионизации и
возбуждения
2.5. Квазичастичный подход к описанию возбуждения вторичных
атомов
2.5.1. Неравновесная статистическая модель возбуждения атомов
в каскадах атомных столкновений
2.5.2. Модель возбуждения вторичных атомов поверхностными плазмонами
Выводы
Глава 3. Экспериментальная техника и методики измерений
энергетических спектров вторичных ионов
3.1. Требования, предъявляемые к условиям эксперимента
3.2. Важнейшие узлы аналитических установок ЭМСВИ
3.2.1. Ионная оптика
3.2.2. Ионные пушки
3.2.3. Анализаторы
3.2.4. Детекторы заряженных частиц
3.3. Установки и методики исследования закономерностей
энергетических спектров вторичных ИОНОВ
3.3.1 Установка "ВИМС-2" НИИЯФ ТПУ (Томск)
3.3.2. Методические особенности эксперимента ВИМС
3.3.3. Установка "ЭВРИКА" ИМФ НАН Украины (Киев)
3.3.4. Установка "DIDA" физико-технического отделения
общества исследований окружающей среды (г. Нюрнберг)
3.3.5. Установка для исследований энергетических и угловых распределений вторичных ионов кафедры физической электроники МГУ (г. Москва)
3.4. Сравнение ЭСВИ, полученных в разных установках
3.5. Основные технические недостатки и способы их устранения

Выводы
Глава 4. Экспериментальные закономерности энергетических
спектров вторичных ионов
4.1. Связь параметров ЭСВИ с физическими характеристиками распыляемой поверхности
4.1.1. Металлы и полупроводники
4.1.2. Диэлектрики и материалы, близкие к диэлектриками
4.1.3. Гетерогенные системы
4.2. Зависимости параметров ЭСВИ от геометрии эксперимента
4.2.1. Зависимость параметров ЭСВИ от полярного угла эмиссии
4.2.2. Зависимость параметров ЭСВИ от азимутального угла
эмиссии
4.2.3. Зависимость параметров ЭСВИ от угла падения первичного
пучка
4.3. Связь параметров ЭСВИ с вакуумными условиями и состоянием поверхности
4.4. Зависимость параметров ЭСВИ от параметров первичного пучка
4.4.1. Зависимость параметров ЭСВИ от химической активности
и массы первичных ионов
4.4.2. Зависимость параметров ЭСВИ от величины заряда
первичных ионов
4.5. Изотопические эффекты во вторичной ионной эмиссии и других явлениях, связанных с физико-химическими воздействиями на поверхность
4.5.1. Изотопические эффекты в ЭСВИ
4.5.2. Изотопический эффект при отражении ионных пучков
4.5.3. Изотопические эффекты при взаимодействии поверхности с
химически активными растворами
4.5.4. Изотопические эффекты при ионной имплантации
4.5.5. Изотопические эффекты при водородном насыщении
материалов
4.5.6. Изотопический эффект при термодиффузии меди в
никеле
Выводы
Глава 5. Теоретическое описание ЭСВИ
5.1. Описание ЭСВИ при распылении гомогенных материалов

распределение по энергиям вторичных частиц.
1.3.5. Особенности распыления многокомпонентных мишеней
Под многокомпонентными мишенями имеются ввиду однофазные и многофазные сплавы и соединения. При этом однофазными мишенями называют такие, в которых компоненты (элементы) равномерно распределены по объему мишени, а многофазными - состоящие из зерен (областей) разного химического состава или разной кристаллической структуры.
В последние годы многокомпонентные мишени привлекают все большее внимание, во-первых, в связи с их широким практическим применением, во-вторых, в связи со многими нерешенными вопросами радиационно-стимулированного переноса вещества в процессе преимущественного распыления.
Под преимущественным распылением понимается непропорциональность выхода (или коэффициента распыления) отдельных компонент мишени их объемной и поверхностной концентрации. Необходимо различать преимущественное распыление и селективное. Под последним понимается разная скорость травления разных фаз (зерен) в составе многофазных мишеней.
Для описания распыления многокомпонентных мишеней необходимо рассматривать, по меньшей мере, три разновидности коэффициентов распыления, определяя их следующим образом:
1) парциальный коэффициент распыления компонента к 5) - среднее число распыленных атомов элемента приходящееся на один первичный ион;
2) полный коэффициент распыления: Б =1*»

3) коэффициент распыления компонента V. = 5(. /С,, где С, -поверхностная концентрация компонента / в процессе распыления.
Среди эффектов, сопутствующих распылению многокомпонентных мишеней