аження
В
де N - концентрація атомів мішені. p> Звідси
В
Тоді проекція пробігу
(9.1)
Відомо, що ядерна складова процесу гальмування Sя практично не залежить від енергії іонів. Електронна складова прямо пропорційна швидкості іона (малюнок 9.3):
Se = a V = k E0, 5
(а і k - постійні для даного іона і матеріалу мішені коефіцієнти).
В
Малюнок 9.3 - Залежність ядерної (1) та електронної (2) складових процесу гальмування від енергії іона
Як видно з рис. 9.3, при енергії іона Е = Ек ядерна та електронна складові рівні (Se = Sя). Оцінки показують, що для металів
Ек = 103 ... 104 еВ.
При аналізі (9.1) розглянемо характерні випадки. p> 1. Обробка поверхні іонами, що мають низьку енергію (Е <<Ек). У цьому випадку основним процесом, визначальним гальмування іонів, є розсіювання на ядрах. Тоді Sя>> Sе і з (9.1) випливає, що Rx ~ Є. p> 2. Вплив на поверхню високоенергетичних іонів (Е>> Ек). Тоді Sя <
Rx = 5Е0, 5йййй (9.2)
Зазначимо, що другий випадок є досить характерним для практичних додатків, і вираз (9.2) часто використовується при проведенні попередніх розрахунків. Так, наприклад, при обробці іонами з енергією Е = 106 еВ (або Е = 16.10-14Дж) глибина впровадження іонів Rx = 2 мкм.
З даного розгляду випливає, що при впровадженні іонів низьких енергій переважають процеси взаємодії з ядрами (Sя> Sе) та радіаційні дефекти (вакансії і межузельние атоми) утворюються уздовж всієї траєкторії руху іонів. Якщо ж має місце обробка іонами високих енергій, то радіаційні дефекти утворюються тільки в кінці пробігу іонів, коли іони мають досить низьку енергію.
Як правило, при обробці іонами середньої енергії максимум концентрації імплантованих атомів припадає на відстань 0,1 ... 0,8 мкм від поверхні. Концентрація легуючих елементів у цьому шарі може досягати 1 ... 30%.
Обладнання, використовується для іонної імплантації, як уже зазначалося, є досить складним і включає такі основні блоки: джерело іонів; системи прискорення, фокусування і сепарації іонів; системи кріплення і обертання деталі (рисунок 9.4). <В
Малюнок 9.4 - Принципова схема установки для іонної імплантації: 1-камера іонізації; 2-прискорюють і фокусують лінзи; 3-система сепарації іонів; 4-мішень; 5-система нагріву мішені; 6-потік іонів
У робочій камері створюється досить низький тиск (Р = 10-5 ... 10-4 Па), і за допомогою джерела іонів, що фокусує і прискорюють лінз, системи сепарації формується спрямований потік високоенергетичних іонів. Оброблювана мішень попередньо нагрівається і поміщається в зоні дії іонного потоку.
Розроблено установки, дозволяють отримувати потоки іонів з щільністю струму ~ 100 мкА/см2 (загальний струм до 5 мА) і енергією іонів 20 ... 200 кеВ. Діаметр...
