Процессы изменения физических свойств твердых тел ионной бомбардировкой

На изменение свойств твердотельных материалов при ионной бомбардировке влияют три основных эффекта: ионная имплантация, то есть непосредственное введение примеси из пучка; структурные превращения, то есть образование и накопление радиационных дефектов, аморфизация, кристаллизация и т. п.; катодное распыление, то есть выбивание атомов с поверхности и из приповерхностного слоя в вакуум.

Коэффициент катодного распыления S зависит от сорта атомов мишени, сорта ионов, их энергии и ряда других параметров. В типичных случаях S=1…10. Будем принимать для оценок S=2.

Полупроводники крайне чувствительны к наличию примеси, поэтому дозы имплантации, используемые для изготовления р-n структур обычно невелики.

Так, при диаметре ионного пучка 2AR=0,01 мкм и дозе Ф=10¹⁵см² получаем среднюю концентрацию примеси.

то есть практически предельно допустимую для технологических процессов. Количество атомов, распыленных во время введения этой дозы, составит OS=2*10¹⁵ см*², то есть один монослой.

Металлы менее чувствительны к ионной бомбардировке, поэтому для достижения полезного эффекта требуются дозы примерно в 100 раз большие. Если же ставится задача синтеза нового соединения, то требуются дозы 10¹⁷ и даже 10¹⁸ см*². Толщина стравленного слоя может при этом достигать и даже превышать R_p и AR_p. В этих условиях необходимо учитывать явление распыления мишени.