Плешивцев Н.В. Физические проблемы катодного распыления
Подождите немного. Документ загружается.
Энергия ионов , зВ
Рис.
10д. Респыленне W ионами н , о , Не , Ne ,
Ar
+
, Kr
+
, Xe
+
£.Э4]:&0 a V - Wehner G.K.,
Rosenberg J., Kenknight C.E., • - Roth J., Cuomo
J.J., Ziegler J.P., ' A. • - Pinlgsld C.R.
Энергия ионов, эВ
Рис. Юе. Распыление графита различных модификация при
комнатной температуре ионами Н , Не и Аг £34]
Рис.
10ж.
Распыление протонами
С, В
4
С, SiC, Ti, Mo
и нержавеющей стали
316 f34}
10
fc I I I ими—I I мши—гтттттттт—I I | и nil—гттттга
D+
-#
i 'iniil i i mini j I I mill I I МИН
%
10'
10" Ю 1СГ
Энергия ионов
Z> .
Э
В
Рис.
Юз.
Расчетная зависимость коэффициента распыления
В
С, , ВеО и SiC
ионами
D
+
Г50д7
4
Ю'
[ [
[Ю
2
Ю
3
10* 10
5
i
E
t,H
Энергия ишмв
. ib
E
t,He
E
tfi
E
t,H
Рнс 10Н. Рас-иы.чеине нержапскчнс-й сгтсын ионами
гS
Рис.
10к. Распыление не
ржавеющих сталей £И6
и 304 ионами H
f
,^
и
4
Не
+
[50е]
0.05 Щ ОЯ 0,5 i Z $ 10 20
Энергия ионов* каВ
Рис.Юл. Распыление NL
ионами И*,
Х>
и
4
Не
+
E50eJ
о,05д,1
ох об i г s m го
Энергия ионов, кэВ
Рис,
Юм. Распыление
инконеля и никрофа (Ni
crofer) ионами Н
+
,
D
+
,
T
+
(экстраполяция)
и
4
Не
+
[50 е]
"ads
at
tiz as < z s
10
20
Энергия ионов, кэВ
&
«•
TI I
11 > 111
1 I I
Mlll|
1 I I I i
11!
| l"l I
|llll|
1 I rlllljj
] 1 I
I
ПНИ
•
г 11111
nil i i i u nil i | i
111nl
i i i
i
mil
Ю' Ю' Ю
Энергия ионов J) , эВ
Рис.
10
н. Расчетная зависимость коэффициента распыления
Be,
С. Fe и W ионами D £50д] (по формуле
П.Зигмунда)
10Г"-
—д—
-
эксперимент:
нержав,
сталь
'116
—V—
—
эксперимент: икконель
т
~?5L
О MARLOWE программа Н, D, Т, Не —»• Fe
MARLOWE без f
D
D о а о
E
S
=4.3.?B
30
ю
Энергия ионов, эВ
Рис. 10». Расчетные и эксиьримелтальные эавнипмогтя коэффи
циента распыления нержавеющей стали 316 и ннкччкля пшшми
Н
+
,D
+
, Т
+
» Не
+
СбОж]
PEC.
ЮЛ. Распыление Si С
иовамн Дг
+
,
JD*
и H
t
> па
дающими лод углом 45°(50э]
О*
-
[BOaJ
Д Roth J.
Энергия ионов, кэВ
на этой теории, коэффициент распыления можно представить соотноше
нием
*щё$&<£+Ф'чю.
(14)
где оС параметр рассеяния частиц, зависящий ог отношения М^/М^
(рнс.
11); Л коэффициент, который определяется только свойст
вами материала мишени и состоянием ее поверхности;
0,042
Л
15F
ж„и„
л/и.
, №
(15)
££
сферический потенциальный барьер, препятствующий эжекшш
атом?,
аз иешества, примерно равный энергии возгонки (сублимации}
вешества;
%/г
плотность атома мишени; М^ . M
Qi
JC , % ~ массы
и атомные номера иона и атома мишени £
="
Е/£
4
• £
—
энергия
с
1 0.88а
в
с
М
а
(16)
( 0
&
первый боровский радиус атома водорода). Функция f {£)
приведенной тормозной способности рассчитана в работах [р4, SSJ
(рис.
12).
1.0
0,5
ш
:
ш
:
ли
J -I -1
J --И -В
J -•! --.J
J --И ifl
1 -I -fl
J -I -
Д
J -.ffl i В
J - И > В
J ..Д ' I
J -.12 -J
1 -1-1
1 :::! :::!
w
М./Ч
«J/^ M
£
>«a
Рис.
11. Зависимость параметра
рассеяния ot от отношения масс
атома мишени н иона Mg/Mf £53]
Рис.
12. Зависимость приведен
ной тормозной способности ионов
от приведенной энергии ионов £3б]
Для измеренного значения коэффициента распыления с помощью функ
ции i((5) по формуле (14) определяется коэффициент Л для данного
материала. Затем полученное значение коэффициента А используется
для расчета зависимости коэффициента распыления от энергии, массы
иона и угла падения. Полученные расчетным путем значения коэффи
циентов распыления некоторых металлов ионами дейтерия и трития
с энергией 1 кэВ приведены в табл. 10. При небольших энергиях
нонов (0,21 кэВ) формула (14) упрощается [53] :
^й*%^^Г
0
'
О1,биТт/и
°
(17)
Приведенные выше формулы П.Зигмунда хорошо согласуются с экспери
ментальными данными, хотя в отдельных случаях наблюдаются расхож
дения. Автор теории провел всестороннее сравнение своей теории с имевшими
ся экспериментальными данными. При небольших энергиях (100600 эВ)
коэффициенты распыления ноьамк Pit к Х& , рассчитанные ио фор
муле (17), с точностью до 10% совпадают с экспериментальными
Таблица 10
Расчетные значения коэффициентов распыления (атом/ион)
некоторых металлов ионами дейтерия и трития с энергией
1 кэВ [55]
Металл
д
+
Т*
Бериллий 5,2. Ю"
2
7,8.
Ю"
2
Алюминий
(з,2г-в).ю"
2
(5,3*10). Ю
2
Титан
1,2.10"
2
2.10
Ванадий
2.7.10"
2
4,7.
Ю"
2
Нержавеюшая сталь
4.10"
2
7.10
Ниобий 9,3.Ю
3
1,7.10~
2
Молибден
1,3.1(Г
2
_2
3.10
Тантал
4,35.10~
а
8.85.10"
3
Вольфрам
?.Ю""
3
4,5.10~
3
данными, полученными Г.К.Венером с сотр., особенно для таких ма
териалов, как Be ,Si ,Ct
,Jfl,GJ
, Oe ,/?a, Rh,Fy, JkQ ,It
РЬ и *Ли . Но для других материалов намеренные величины меньше
расчетных в 2 раза. Эти отклонения наиболее систематические и за»
метаые для П , V , %Z .JHB.Mf , Та ,Th и U
f
S
3j
.
лля области энергий
11000
кэВ и ионов с тяжелой и средней
массой
П.
Зигмунд получил соотношение
*
£)
= ^ffef
*«>.
(18)
где
л*Ь
а
- атомный вес мишени; J
3
безразмерная единица длины
для 1 мкг/см материала мишени; с значение € для £= 1 кэЩ
£ приведенное поперечное сечение ядерного торможения для взаимодей
ствия Tortaca Ферми( табулировано в £537 )•
На рис. 13 показаны значения коэффициента распыления цоликри
сталлической меди для ионов инертных газов при изменении энергии
ионов но 4 порядка величины. Ионы падали перпендикулярно к поверх
ности мишени. Отношение масс атомов мишени и ионов изменяется