Казанский

Радиационное распухание (свеллинг)

Свеллинг - увеличение объема приповерхностного слоя за счет ра-

диационного порообразования. Значительная часть пар «междоузлие - ва-

66


кансия» не успевают взаимно рекомбинировать в области их генерации и

диффундируют к различного рода стокам, роль которых могут играть все

протяженные дефекты структуры. При этом значительно более подвижные

междоузельные атомы диффундируют быстрее, чем вакансии, обеспечивая

тем самым пространственное разделение пар Френкеля. Избыточные ва-

кансии, взаимодействуя друг с другом, объединяются в устойчивые ком-

плексы (дивакансии, тетравакансии и т.д.) вплоть до микропор, что и при-

водит к распуханию бомбардируемого слоя.

Ионное распыление

Распыление - это процесс испускания нейтральных атомов, положи-

тельных или отрицательных ионов, многоатомных образований поверхно-

стью твердого тела под действием быстрых заряженных частиц (ионов).

При физическом распылении атомы выбиваются из поверхности в

результате передачи импульса от бомбардирующей частицы атомам мише-

ни. Главным параметром, характеризующим процесс распыления, является

коэффициент распыления S - число атомов, выбитых одним падающим ио-

ном.

Согласно теории Зигмунда, зависимость для коэффициента распыле-

ния для аморфной или поликристаллической мишени при нормальном па-

дении ионов вычисляется согласно уравнению Больцмана в теории перено-

са


E
_{S  4,21014  } ^S_n  ₁  (18) b

где S_n(E₁) - сечение ядерного торможения [эВсм²/атом];

E_b - поверхностная энергия связи [эВ], для Si: E_b = 7,8 эВ;

67

 - множитель, зависящий от соотношения масс М₂/М₁ и прини-мающий значения  = 0,2...1,6.
Зависимость S = S(E₁) для Al, имплантированного различными иона-ми, показана на Рис.25.

S

10 Xe⁺

₅ Ar⁺

0
^{1 10 100} E₁, кэВ

Рис.25. Зависимость коэффициента распыления алюминия от энер-гии различных бомбардирующих ионов

При изменении угла между нормалью к поверхности и направлением

пучка коэффициент распыления изменяется, как показано на Рис.26.

68

z



S ^I+ _{ n} _m = 70-80<sup>o

0</sup> _m ⁹⁰ , град

Рис.26. Зависимость коэффициента распыления от угла падения ионов

Такая зависимость объясняется изменением средней энергии, рассеи-

ваемой в поверхностном слое.

При наличии интенсивного распыления при больших дозах облуче-

ния профиль распределения примеси существенно изменяется вследствие

уноса вещества с поверхности. В этом случае профиль распределения опи-

сывается следующей функцией

^ _{ ФS } ^ _{N(x) } ^N_o ^_{erf } p ^No _{ erf} ^{ x Rp 
}  ^p  ^{ p }
 ^{ } 

Здесь N₀ - концентрация атомов в имплантированном образце,

(19)

erf z = (2/

ошибок),
^{ )}^et2^{dt - интеграл ошибок (error function - функция} 0

erfc z = 1 - erf z - дополнительная функция ошибок.

В случае больших доз наступает насыщение профиля

69





N(x)  ^No erfc 
x R_p ^
2R_{p } ⁽²⁰⁾

Максимально достижимая концентрация примеси при наличии рас-

пыления равна


N
N_max  _S^o ₍₂₁₎