Ионное распыление и вторичная ионная эмиссия
Явление вторичной ионной эмиссии, как уже сказано, наблюдают при ионной бомбардировке поверхности преимущественно с энергией ионов 1-10 кэВ. В силу чрезвычайно широкого использования ионной бомбардировки в различных аспектах диагностики поверхности остановимся коротко на сопровождающих се явлениях и процессах. Основными из них являются следующие:
- • объемное и поверхностное рассеяние бомбардирующих ионов (в том числе с изменением их зарядового состояния);
- • эмиссия заряженных и нейтральных частиц и их комплексов: распыление, ВИЭ, ионно-электронная эмиссия (ИЭЭ), ионно- стимулированная десорбция (ИСД) с поверхности твердого тела;
- • испускание электромагнитного излучения с широким спектром частот (ионолюминссцснция, ионно-фотонная эмиссия (ИФЭ), рентгеновское излучение);
различные радиационные процессы, в т. ч. образование дефектов как в объеме твердого тела, так и на его поверхности.
Рис. 3.12. Схема основных процессов, обусловленных ионной бомбардировкой твердого тела. Показаны различные виды эмиссий заряженных и нейтральных частиц:
- 1 - бомбардирующий ион; 2 - объемное и поверхностное рассеяние бомбардирующих ионов (в том числе с изменением их зарядового состояния);
- 3 - эмиссия заряженных и нейтральных частиц и их комплексов: распыление,
ионно-стимулированная десорбция (ИСД) с поверхности твердого тела;
4 - вторичная ионная эмиссия (ВИЭ); 5 - ионно-электронная эмиссия (ИЭЭ);
испускание электромагнитного излучения с широким спектром частот;
- 6 - ионолюминесценция, рентгеновское излучение;
- 7 - ионно-фотонная эмиссия (ИФЭ)
На рис 3.12 показана схема перечисленных выше процессов и явлений. Первый этап всех этих процессов - элементарный акт столкновения иона с атомом твердого тела, результатом чего является перераспределение энергии и импульса бомбардирующего иона между рассеянным ионом и атомом мишени. Акт столкновения приводит к возникновению каскадов атомных столкновений, близких к изотропным, и протяженных в пространстве и во времени последовательностей столкновений определенной направленности, связанной с кристаллографическими особенностями твердого тела (например, фокусоны, динамические краудионы), а также процессов, сопровождающих перестройку электронных оболочек сталкивающихся атомов, что и обусловливает всю совокупность вторичных процессов (более подробно они рассмотрены в разделе 4).
Для характеристики эмиссионных явлений вводятся экспериментально измеряемые параметры. Так, для характерисктики ВИЗ вводят следующие величины:
• коэффициент выхода вторичных ионов, или коэффициент вторичной ионной эмиссии К„ ОППРПРПЯРМЫЙ рпптнпшрнирм
где N,, Nq - соответственно число вторичных и бомбардирующих ионов;
• степень ионизации а, определяемая как отношение числа ионов 1V,- в общем потоке вторичных частиц к числу всех атомных частиц в этом потоке NB:
• коэффициент распыления поверхности S определяется как
Перечисленные параметры, очевидно, связаны между собой соотношением
Теории процессов, ответственных за величину параметров, введенных формулами (3.18)—(3.21), посвящен раздел 4 настоящего пособия.
