Ионная бомбардировка

Ионная бомбардировка (иногда называемая ионным распылением) может вызывать разрушение поверхности твёрдого тела. Облучение твёрдого тела лёгкими частицами, такими как электроны и фотоны таже может приводить к эрозии некоторых видов материалов.

Следует различать физическое и химическое распыление. При физическом распылении происходит передача кинетической энергии бомбардирующих частиц атомам мишени (в общем случае, твёрдому телу), с энергиями порядка нескольких электронвольт, сопровождающаяся одним классом вторичных процессов, а при химическом происходит возникновение химического взаимодействия вещества мишени и падающих частиц с образованием нестабильных, короткоживущих химических соединений на поверхности бомбардируемого твёрдого тела.

При ионной бомбардировке наблюдается выбивание атомов мишени из равновесного положения в твёрдом теле, что может вызвать каскад атомных столкновений в глубине твёрдого тела. Высокоэнергетическое ионизирующее облучение поверхности твёрдого тела, например, рентгеновским излучением или электронами может приводить к разрушению поверхности мишени.

При ионной бомбардировке поверхности твёрдого тела наблюдаются также объёмное и поверхностное рассеяние бомбардирующих ионов, что может сопровождаться появлением электромагнитного излучения в широком диапазоне спектра (ионолюминесценция), а также образования различных дефектов в глубине твёрдого тела. Каскадирование столкновений приводит к возникновению ориентационных эффектов из-за упорядоченной внутренней структуры мишени, а также к диссипации энергии бомбардирующих ионов.

Следствия и схема образования вторичных процессов при ионной бомбардировке твёрдого тела показаны на рисунке.

Ионная бомбардировка используется в микроэлектронике для легирования полупроводниковых и диэлектрических материалов, микролитографии, упрочнения поверхности твёрдого тела, формирования дефектов структуры мишени (пар Френкеля, фокусонов, междоузельных атомов, дефектов по Шоттки, кроудионов, вакансий и др)^[2]. В качестве источников ионных пучков используются плазматроны, в частности, дуоплазматроны.