|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Катодное распыление |
 | |
Анимация
Описание
Катодное распыление, разрушение твердых тел при бомбардировке их поверхности атомами, ионами и нейтронами (впервые наблюдалось как разрушение катода в газовом разряде). Продукты распыления - атомы, положительные и отрицательные ионы, а также нейтронные и ионизированные атомные комплексы (кластеры). Скорость катодного распыления характеризуют коэффициент распыления К - число частиц, испущенных мишенью, приходящихся на одну бомбардирующую частицу. При энергиях e бомбардирующих частиц ниже определенного порога eп К = 0. При e>eп К возрастает, проходит через максимум (положение которого зависит от рода бомбардирующих частиц и вещества мишени) и убывает (рис. 1). зависимость К от атомного номера атомов мишени Z показана на (рис. 2).
Зависимость коэффициента распыления К меди при облучении ее пучком ионов Ar+ от энергии ионов e
Рис. 1
Зависимость коэффициента распыления К от Z материала мишени в случае ионов Кr+ с энергией 400 эВ (вверху) и с энергией 45 кэВ (внизу)
Рис. 2
Величина К зависит также от угла q падения частиц на мишень; при увеличении q К растет, проходит через максимум и затем убывает. В случае монокристаллических мишеней на фоне возрастания катодного распыления наблюдаются резкие его уменьшения, когда направления бомбардировки становятся параллельными кристаллографическим осям либо плоскостям с малыми кристаллографическими индексами (рис. 3).
Зависимость коэффициента распыления К от угла падения q в случае кристаллической и аморфной германиевых мишеней, бомбардируемых ионами Ar+ с энергией 30 кэВ
Рис. 3
Катодное распыление может зависеть также от состояния поверхности (размеров зерен, текстуры и др.). В случае поликристаллических и аморфных мишеней угловое распределение вещества широкое. Если e не слишком мала, то угловое распределение слабо зависит от типа частиц, их энергии, направления бомбардировки и соответствует закону косинуса (число распределенных частиц пропорционально косинусу угла их вылета). При высоких энергиях угловое распределение более узкое, а при низких более широкое, чем даваемое законом Cos. В случае монокристаллических мишеней наблюдается преимущественно выход распыленного вещества вдоль плотно упакованных осей мишени (эффект Венера).
Энергетический спектр распыленных частиц широкий. Средняя энергия распыленных частиц тем меньше, чем больше коэффициент распыления. Для монокристаллических мишеней средняя энергия распыленных частиц также зависит от кристаллографического направления.
При бомбардировке атомами и ионами на поверхности мишени выявляются т.н. фигуры травления. Если облучение производится ионами газа, то в приповерхностном слое мишени могут образовываться пузырьки газа, что приводит к вспучиванию поверхности (блистеринг).
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Катодное распыление используется для обработки поверхностей, в том числе для получения атомно-чистых поверхностей, для анализа поверхностей методами ионно-ионной эмиссии, для получения тонких пленок.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Вариант 1. В рабочей камере устройства для катодного рапыления, показанной на рис. 4 бумага, размещены водоохлаждаемый катод 1 из распыляемого материала, анод 2, подложка 3, и кварцевый стакан 4.
Схема камеры для катодного распыления
Рис. 4
При напряжении 1-3 кВ и вакууме 10-1 - 10-2 мм. рт. ст. зажигается тлеющий разряд. Ионы рабочего газа 9 например, аргона), ускоренные в круксовом пространстве, бомбардируют поверхность катода, в результате чего материал катода распыляется и переносится на подложку, а также на внутреннюю поверхность стакана 4.
Вариант 2.
Способ неуправляемой ионной бомбардировки плоских поверхностей
Рис. 5
Обозначения:
1 - анод;
2 - катод;
3 - ионный пучок.
Вариант 3.
Способ управляемой ионной бомбардировки плоских поверхностей
Рис. 6
Обозначения:
1 - анод;
2 - катод;
3 - ионный пучок;
4 - движитель шаговый;
5 - направляющие геометрические.
Литература
1. Физическая энциклопедия. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. - Т.4. - С. 264-266.
2. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупровлдниковых приборов. - М: Высшая школа, 1974.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
