д. ф.-м. н.
д. ф.-м. н.
В работе методом компьютерного моделирования исследованы скользящие взаимодействия ионов N+, Ne+, Ar+, Kr+, Be+ и Se+ с начальными энергиями E0 = 0.5÷10 кэВ с поверхностью Cu (100), Ag (110), Si (001), SiC (001) и GaAs (001) и образования первично выбитых атомов отдачи. Показано, что в области скользящего рассеяния упругие потери энергии рассеянных ионов существенно меньше, чем неупругие. Установлено, что сравнение энергий рассеянных ионов с экспериментально измеренными энергетическими распределениями позволяет сделать заключение о наличии и величине моноатомных ступенек, а также расстояний между ними на нарушенной ионной бомбардировкой поверхности монокристалла. Рассчитаны коэффициенты распыления и десорбции, а также угловые, пространственные и энергетические распределения распыленных и десорбированных частиц. Показано, что при скользящем падении ионов на поверхность монокристалла распыленный и десорбированный поток образуют первично выбитые атомы с очень низкой энергией и максимумом при Е = 4÷5 эВ. Исследована диссоциативная и не диссоциативная десорбция адсорбированных молекул и показана возможность интенсивной не диссоциативной десорбции адсорбированных молекул. Рассчитаны пороги распыления по углу скольжения для одно- и двухкомпонентных кристаллов и их зависимости от массы, энергии бомбардирующих ионов и параметров структуры кристалла. Показано, что при скользящей ионной бомбардировке вдоль низкоиндексных направлений кристалла возможно послойное распыление поверхности монокристалла, оптимальное в узком интервале углов скольжения вблизи порогового угла распыления. Определены оптимальные условия для получения распределения имплантированных ионов по глубине с требуемой формой в приповерхностной области (5÷10 атомных слоев) кристалла. Предложен высокочувствительный метод послойного анализа кристаллических поверхностей.
This work deals with the computer simulation of low- and medium energy (E0 = 0.5÷10 keV) N+, Ne+, Ar+, Kr+, Be+ и Se+ ions sliding collisions on the surface of a Cu (100), Ag (110), Si (001), SiC (001) and GaAs (001) solids, and of the accompanying effects, namely, scattering, sputtering and surface implantation. It has been shown that under these conditions the inelastic energy losses become predominant over the elastic ones. The anomalous energy losses observed experimentally at the grazing ion scattering by the single crystal surface were explained. It has been shown that from the correlation of the experimental and calculated energy distributions of the scattered particles, one may determine a spatial extension of the isolated atomic steps on the single crystal surface damaged by the ion bombardment. Results obtained can be also used to study short-range order in alloys undergoing ordering. Dissociative and non-dissociative desorption of adsorbed molecules were simulated. It was shown that at grazing ion bombardment the intensive non-dissociative desorption of adsorbed molecules is possible. A preferential emission of Cu atoms in the case of Cu3Au (001) surface sputtering is observed. It was shown that in the case of grazing ion bombardment the layer-by-layer sputtering is possible and its optimum are observed within the small angle range of the glancing angles near the threshold sputtering angle. The obtained results allow to select the optimum conditions for obtaining implanted depth distributions with demanded shape in narrow near-surface region (5÷10 atomic layers) of crystals. The highly sensitive layer-by-layer analysis method was proposed on the basis of layer-by-layer sputtering mechanism.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.