Распыление ионной бомбардировкой

Замена дейтерия ионами Не вызвана желанием исследовать на данном этапе только явления, связанные с физическим распылением. Использование дейтерия совместно с углеродом может привести к химическому взаимодействию между имплантированными атомами и, таким образом, к химическому распылению образовавшихся летучих углеводородных соединений, которые в TRIDYN не учитываются.

В экспериментах использовались ионы С с энергией 12 кэВ (в среднем 6 кэВ на одно ядро атома С) и ионы Не с энергией 3 кэВ. Для анализа ядерных реакций использовался пучок ионов Не с энергией 2.5 МэВ, который проводился в перерывах между облучением низкоэнергетичными ионами без разгерметизации камеры, что позволяло отслеживать изменение поверхностной плотности С как функции флюенса. Для проведения анализа использовалась ядерная реакция l2C (3He, p) l4N.

В качестве мишени использовались пленки вольфрама (260±30нм), нанесенные на поверхность полированной пластины кремния с промежуточной пленкой меди (390±40нм). Осаждение материалов проводилось последовательно в одном и том же технологическом процессе с помощью магнетронной распыляющей системы. Последующее исследование чистоты пленки с помощью фотоэлектронной спектроскопии показало, что только концентрация кислорода в ней достигает 1%, концентрация остальных примесей в ней 0.5%. Толщина вольфрамовой пленки выбрана таким образом, чтобы предотвращать взаимодействие имплантированных ионов с более глубокими слоями. Более детальная информация о структуре и свойствах мишени для двухпучкового эксперимента может быть найдена. Шероховатость пленки была исследована с помощью атомно-силового микроскопа, при этом средняя величина отклонения поверхности от средней горизонтальной плоскости составляет =14 нм. Это сравнимо со средним пробегом ионов С в вольфраме (=10 нм) и меньше чем средний пробег ионов Не (=15 нм). Такое соотношение параметров поверхности и пробега ионов позволяют пренебречь эффектами, связанными с шероховатостью и не учитываемыми кодом TRIDYN.