1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 137

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 137)

Пунктиром гижазапо, как должны были бы идти кривые, если бы имел место только процесс Оже. о 4 8 ьт 1в зо энергия зле«~пряное Гь!В.1,за Фиг. 13.2.20. Распределение по энергиям вторичньж электронов, выбивае- мых нз в1о вонами Неь различных энергий 127). Избыточные вторичные электроны малых энергий возникают, вероятно, в результате кинетического выбивания.

Кронеиберг и др. 132) недавно установили наличие вторичных электронов большой энергии (2000 зв) в спектре электронов, выбиваемых из различньж металлических мишеней протонамн с энергией ! р«!эв. Ранее исследователи, оченидно, просто не заметили таких электронов. Абботт и Берри 1ЗЗ) исследовали угловое распределение вторичных электронов, выбиваемых из вольфрама, в зависимости от кинетической энергии ионов и угла падения ионов Ие+.

Их исследования охватывают и такие случаи, когда доминирует кинетическое или потенциальное выбивание. Во всех случаях вторичные электроны подчиняются закону косинуса, причем глава ~а максимальное выбивание происходит нормально к поверхности мишени. 5. Выбивание злектроноа тиетаатабилаными ионалщ или атон мами.

Метастабильпые ионы или атомы, падающие иа пове хость, могут выбивать из иее электроны за счет своей энергии рхвозбуждения при условии, что эта энергия достаточно велика, В случае метастабильного атома механизмом процесса не обязательно является прямой процесс Оже дезактивации атома, Если уровни энергии расположены надлежащим образом, «мета- стабильный» электрон может совершить туннельный переход на незаполненный уровень в зоне проводимости поверхности металла, в результате чего образуется однократно заряженный иои в основном состоянии. Ион может испытать нейтрализацию Оже в процессе, рассмотренном выше (см.

й 2, п. «а», настоящей главы). Однократно заряженные метастабильпые ионы выбивают электроны так же, как н двукратно заряженные ионы, находящиеся в основном состоянии [34). Хагструм [34, 35) пользовался этим для определения доли метастабильных ионов в пучке одно. кратно заряженных ионов.

Он сконструировал чувствительный прибор для детектирования метастабильных ионов [35), в котором отраженные ионы и электроны, выбиваемые ионами„находящимися в осповпом состоянии, устраняются с помощью задерживающей разности потенциалов. Стеббингс [36) измерил выход вторичных электронов при падении метастабильных атомов Не (2а5) па загрязненную поверхность золота. Хастед [37) провел такие же измерения для очищенных кратковременным прогревом поверхностей )н', Мо и Р1, не пользуясь, однако, при этом техникой сверхвысокого вакуума.

Полученные им значения выхода для метастабильных атомов несколько ниже, чем следовало бы ожидать, если судить по данным Хагструма для однократно заряженных ионов. Выбивание вторичных электронов с поверхностей метастабильными атомами может привести к значительным осложнениям. Поскольку стабильные атомы не заряжены, их нельзя убрать электрическим полем, приложенным к отклоняющим электродам, и, следовательно, они могут дпффундировать в приборе и выбивать вторичные электроны с поверхностей, недоступных для ионов.

Кроме того, нельзя предсказать заранее, в какие моменты времени оии достигнут исследуемой поверхности. В результате этого в счетчике Гейгера, содержащем инертный газ, могут возникать ложные отсчеты, если в счетчик не введена небольшая добавка молекулярного газа, возвращающая метастабильные атомы в нормальное состояние [38). повегхностпьш явления Только что упомянутый процесс дезактивации происходит в результате так назьиваемого «эффекта Псннинга», который заключается в столкновении второго рода между нейтральной иетастабильной частицей и молекулой, энергия ионизацпи которой меньше энергии возбуждения метастабильной молекулы '). Метастабильная частица переходит в основное состояние, передавая свою энергию возбуждении молекуле, которая при этом иопизуется. При столкновении метастабильного атома пеона (с энергией возбуждения 16,62 эв), движущегося с тепловой скоростью, с атомом аргона в основном состоянии (энергия иоппзации 15,76 эв) вероятность ионизации близка к единице.

Эффект Пепнпнга может привести к снижению потенциала зажигания разрядов переменного тока [39). Ои может также приводить к ошибкам при измерении коэффициента Таунсенда [40) и средней энергии, затрачиваемой на образование одной пары ионов [41). б. Выбивание тяжелых частиц — распыление. Тяжелые частицы, падающие па поверхность, могут выбивать не только вторичные электроны, по и другие тяжелые частицы — нейтральные частицы, положительные или отрицательные ионы. Это явление, которое было названо «распылением», впервые наблюдалось Гровом в 1852 г. Эрозия поверхности, происходящая вследствие распыления, может оказаться очень вредной.

Например, в опытах по управляемым термоядерным реакцняк1 ') атомы, распыляемые с внутренних поверхностей приоора, загрязняют плазму и вызывают ее охлаждение. Распыление внешних поверхностей космических кораблей, вызываемое солнечным ветром или проносящимися встречными частицами, также вызывает серьезные осложнения [42). В электронных лампах с катодами косвенного нагрева эрозия катода, возиикшощая в результате бомбардировки ионами остаточного газа, может сильно сократить срок службы лампы. В то же время это явление используется для получения тонких пленок [43), для очищения поверхностей полупроводников [!2) и в иоппо-адсорбцпонных насосах [6). Распыление бывает двух родов — химическое и физическое.

химическое распыление возможно линзь для некоторых сочета. пий бомбардирующей частицы и частицы-мишени. Так, например, при бомбардировке атомами водорода поверхности угле« рода на поверхности мишени образуются летучие соединения ') Более подрояио аффект Пгицпига Паггиатриааетгя и га. 6, 4 4. х) Попер»иоахиме аффекты прп пггаедопаияях упраааяеимь терьюядеринх реакций расгиатрипамтгя и статье Крастопа и др (4Ц.

72Э 728 повапхнос:тные явлвнигг глава гз и в результате этого материал испаряется. Поэтому кинетическая энергия падающих частиц при химическом распылении не существенна. При физическом же распылении атомы выбиваются из поверхности мишени в результате передачи импульса от палающих частиц к атомам мишени. Кинетическая энергия бомбарлпрующих частиц лолжна являться важным параметром при физическом распылении, а заряловое состояние бомбарлпрующих частиц здесь почти пе существенно. В большинстве экспериментов химическое распыление не играет значительной роли; поэтому в дальнейшем мы будем говорить только о физическокг распылении. Для удобства прп экспериментальном исследовании распыления в качестве бомбарлирующпх частиц чаще пользуются ионами, а пе нейтральными частицами.

Обычно применяют лва различных метода. В первом методе ионный пучок падает наклонно к поверхности мишени и лля илентификации вырываемых частиц и определения их выхода применяется масс-спектрометр, установленный приблизительно пол углом зеркального от ражения пучка от поверхности '). Если энергии ионов меньше 1' кзв, лаже самых больших лопустимых плотностей тока нелостаточно, чтобы поллерживать поверхность мишени атомно-чистой. Поэтому в спектр масс входят как составляющие частицы материала, адсорбированного на поверхности, так и частицы материала мишени и се объемные примеси.

Экспериментытакого рода представляют особый' интерес лля исслелователей, занимающихся атомными столкновениями, ибо в них исследуется распыление при условиях, с которьгми часто прихолится иметь дело в опытах с малыми токами. Второй широко применяемый метод исследования распыления состоит во введении мишени в сильно ионизованную плазму, находящуюся при низком давлении, так что мишень играет роль отрицательного лепгмюровского зонда'). Получпощиеся па поверхности мишени плотности ионного тока достаточно велики, чтобы можно было поддерживать поверхность атомно- шотой, лаже при малых энергиях конов. Таким методом можно получить основные данные лля выяснения механизма физического распыления.

Рассмотрим теперь кажлый из этих методов в отдельности. ?. ?[4асс-сггектрометрическое исследование распыления. Массспектрометричсские исслелования распыления загрязненных поверхностей показывают, что прп бомбарлировке положительными ионами из поверхности выбиваются различные виЛы ') См., например, [44? г) См., например, [4Г>, 46). пол омспт ° ельных ионов, отрицательных ионов и нейтральных час~им. Хониг 14?), например, при бомбарлпровке поверхности ВгС ионами инертных газов с энергией 600 эв наблюлал 13 различных видов ег ра ов нейтральнггх частиц, 21 впл различных положительных ионов и 21 вил различных отрицательных ионов.

Характеристики

Список файлов книги