Распыление твердых тел ионами инертных и химически активных газов при фазовых превращениях

• Автор: Бачурин, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 257 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Обзор литературы.
1.1. Влияние фазовых превращений I и II рода на эмиссию вторичных частиц.
1.1.1. Температурная зависимость распыления ферромагнетиков
1.1.2. Влияние полиморфного превращения на распыления
1.1.3.Изменение с температурой вторичной ионной эмиссии
ферромагнитных материалов
1.2. Особенности распыления поверхности твердых тел ионами
химически активных газов
1.3 Формирование волнообразного рельефа на поверхности твердых тел при ионной бомбардировке
1.3.1. Экспериментальные результаты
1.3.2. Модели образования волнообразного рельефа
1.4. Постановка задачи
Глава 2. Описание экспериментальных установок и методик проведения экспериментов.
Введение
2.1. Измерение коэффициентов распыления.
2.1.1. Распыление гадолиния
2.1.2. Распыление кобальта
2.1.3. Распыление кремния и диоксида кремния
2.2. Исследование температурных зависимостей вторичной ионной эмиссии.
2.2.1. Экспериментальная установка I и методика проведения измерений
2.2.2. Экспериментальная установка II
2.3. Экспериментальные методы изучения приповерхностных слоев, модифицированных ионной бомбардировкой.
2.3.1. Послойный анализ приповерхностных слоев
2.3.2. Измерение состава поверхности с помощью РЭОС
2.3.3. Изучение химического состава поверхности методом РФЭС
2.3.4. Исследование приповерхностного слоя кремния с помощью ИКФС
2.3.5. Исследование топографии и структуры поверхности
2.4. Экспериментальная установка для исследования взаимодействия ионов с поверхностью с in situ анализом методом Резерфордовского обратного рассеяния
2.5. Методика ионно-ассистированного осаждения покрытий и
измерения их свойств
Заключение
Глава 3. Влияние фазовых переходов I и II рода на распыление нейтральных частиц.
3.1. Влияние фазового перехода I рода на распыление возбужденных атомов.
3.1.1. Экспериментальные результаты
3.1.2. Обсуждение результатов
3.2. Влияние фазового перехода II рода на процесс распыления гадолиния.
3.2.1. Распыление поликристалла гадолиния вблизи точки Кюри
3.2.2. Влияние внешнего магнитного поля на температурную зависимость распыления гадолиния
3.2.3. Температурная зависимость распыления монокристалла гадолиния
3.3. Обсуждение результатов по изучению влияния магнитного фазового перехода на распыление гадолиния.
3.3.1. Коэффициенты распыления гадолиния в ферро-и парамагнитном состоянии
3.3.2. Оценка изменения коэффициентов распыления гадолиния при магнитном фазовом переходе
3.3.3. Особенности изменения распыления гадолиния вблизи точки
Кюри
Заключение
Глава 4. Распыление заряженных частиц при фазовых переходах.
Введение
4.1. Вторичная ионная эмиссия кобальта в области полиморфного превращения (экспериментальные результаты)
4.2. Вторичная ионная эмиссия при магнитном фазовом переходе (экспериментальные результаты).
4.1.1. ВИЭ никеля при бомбардировке поверхности ионами инертных газов
4.1.2.Сравнение температурной зависимости ВИЭ никеля при
бомбардировке поверхности ионами инертных и химически активных газов
4.1.3. ВИЭ сплава FeCoNi в области магнитного фазового перехода
при бомбардировке поверхности ионами инертных газов

4.3. Обсуждение экспериментальных результатов.
4.3.1. Изменение ВИЭ в области магнитного фазового перехода при бомбардировке поверхности ионами инертных газов
4.3.2. Изменение ВИЭ кобальта при полиморфном фазовом превращении
4.3.3. Поведение ВИЭ никеля вблизи точки Кюри

На рис. 1.4 представлена зависимость нормированного на атомный номер падающего иона коэффициента распыления от массы первичной частицы (У/У(М)), полученная в работе [47]. Здесь образцы 81 (111) облучались ионами 1Ме+, Аг+, Хе+, XV и 02 с энергией 2-10 кэВ, падающими на поверхность по нормали. Масса распыленного материала определялась измерением с помощью профилометра объема распыленного кратера. Из рис. 1.4 видно, что значения коэффициентов распыления Б1 ионами Ы2+ и 02+ в 2 и 2.5 раза, соответственно, лежат ниже точек кривой, содержащей значения У для ионов инертных газов. Этот результат, по мнению авторов [47], связан с участием в физическом распылении химического механизма, который заключается в формировании в приповерхностном слое соединений нитрида и оксида кремния с энергией связи отличной от энергии связи атомов на поверхности кремния. Об образовании таких слоев при ионной имплантации кремния при нормальном падении пучков Ы2+ и 02+ сообщается в работах [48,49].
Угловые зависимости коэффициента распыления кремния ионами кислорода изучались в работах [50-51]. На рис.1.5 представлена зависимость У (в), приведенная в [51], из которой видно, что при увеличении угла падения от 0 до 75° коэффициент распыления увеличивается более, чем в 10 раз. Аномально быстрый рост У начинается при #>20°. Аналогичные результаты для зависимости У (в) получены в [50]. Такое поведение У (в) не может быть объяснено в рамках каскадного механизма распыления [16], согласно которому У(6)~со$пв со значениями п= 1-КЗ.
Близкая к У(В)~соУпв зависимость была получена в [50] при распылении Ое ионами 02+. Анализ химического состояния кислорода на поверхности Б1 и ве, выполненный в работе [49] методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) показал, что при нормальном падении пучка ионов 02+ , на поверхности кремния образуется слой БЮо, в то время как только треть поверхности Ое является окисленной. Эти данные позволяют предположить, что аномальное поведение угловой зависимости