Файл: Арифов У.А. Угловые закономерности взаимодействия атомных частиц с твердым телом.pdf

сеяние ионов стало изучаться недавно [31, 35, 166, 202, 248, 333, 335, 339].

Б. А. Снисарь и В. А. Чичеров [202] исследовали влияние взаим­ ной ориентации ионного пучка и осей кристалла на относитель­ ную интенсивность двукратного пика в спектре ионов. Бомбар­ дировалась грань (100) Cu-мишени ионами Аг+ с энергией 20 кэв. Ориентация мишени осуществлялась поворотом ее вокруг оси, перпендикулярной' плоскости мишени, при фиксированном угле падения ионов на поверхность.

Вторичные ионы анализировались по энергиям с помощью электростатического анализатора. Схема экспериментальной уста­ новки и система записи спектров такие же, как и в [269]. Было показано, что зависимость относительной интенсивности двукрат­ ного пика от азимутального угла поворота мишени резко анизо­ тропна. Интенсивность двукратного пика была максимальна вблизи такого положения мишени, когда плоскость рассеяния со­

наблюдался небольшой минимум (провал). Глубокие минимумы отмечались при углах поворота ср=0 и 25° (угол, равный 0°, соот­ ветствовал такой ориентации мишени, когда направление [100] лежало в плоскости рассеяния).

Наряду с измерениями энергетических распределений рассеян­ ных ионов, производилась также регистрация оптического излуче­ ния, испускаемого мишенью, с помощью фотоумножителя (ФУ) с кварцевым окном и сурьмяно-цезиевым фотокатодом. Перед фото­ катодом помещался светофильтр УФС-2, пропускавший интервал длины волн, в котором содержались резонансные линии меди

О

(Си I 3247 и 3274 А) и отсутствовали сильные линии аргона. Ве­ личина тока с выхода ФУ в зависимости от угла ср с точностью до некоторой постоянной составляющей повторяла зависимость отно­ сительной интенсивности двукратного пика. Уменьшение угла па­ дения Ф приводило к снижению анизотропии оптического излуче­ ния. В случае бомбардировки грани Si и Ge анизотропия оптичес­ кого излучения наблюдалась только при температурах мишени

>200—400°С.

Е. С. Машкова, В. А. Молчанов и другие [339, 333, 334, 335, 166] подробно изучили пространственное распределение ионов, рассеянных монокристаллом, а также характер потерь энергии ионами в зависимости от азимутального угла рассеяния у. Бом­ бардировалась грань (100) Си ионами Аг+ с энергией 30 кэв. Было показано, что как формы энергетических распределений рассеянных ионов, так и интенсивности главных пиков этих рас­ пределений зависят не только от полного угла рассеяния (3, но также и от полярного v и азимутального у углов рассеяния. Полу­ ширина пространственного распределения при бомбардировке кристалла в плоскости, параллельной наиболее плотно упакован­ ным' атомным рядам, существенно меньше полуширины простран­

ственного распределения при бомбардировке кристалла под неко­ торым углом к этой плоскости.

Вид анизотропии пространственного распределения зависел от полярного угла рассеяния. При достаточно больших полярных углах рассеяния (30—40°) интенсивность рассеянных ионов от угла v имела слабый провал (минимум), когда анализатор находился точно в плоскости падения пучка, параллельной наиболее плотно упакованным атомным рядам. По мере уменьшения полярногоугла рассеяния распределение сужалось, и минимум исчезал. Когда углы вылета рассеянных ионов становились малыми, мини­ мум появлялся вновь, однако в этом случае он был широким.

Когда углы Ф небольшие (отсчет углов ведется от поверхно­

или угол падения, или угол вылета, или оба эти угла сразу боль­

объяснить на основе теоретических моделей рассеяния изолиро­ ванными рядами атомов [129, 322, 323].

В [15, 336] исследована зависимость анизотропии пространст­ венного распределения рассеянных ионов от плотности упаковки атомных рядов и расстояния между ними. В качестве мишеней были использованы грани (100) и (ПО) кристалла меди. Такой выбор мишеней позволил выполнять эксперименты, устанавливая плоскость падения первичных ионов параллельной разным поплотности упаковки атомным рядам при одинаковых расстояниях между соседними атомными рядами или параллельной одинако­ вым по плотности упаковки атомным рядам при различных рас­ стояниях между ними (например, грань (100) — ряды [100] и грань

что и в [166, 334]. Облучение производилось ионами аргона с энер­ гией 30 кэв. Потери энергии для различных граней на одних и тех же атомных рядах совпадали вблизи угла ф= 0°. Полуширины пространственного распределения сильно отличались при углах tp = ± 15 и 0°. Они существенно меньше при плоскости падения, па­ раллельной атомному ряду [ПО], и несколько шире при плоскости, параллельной ряду [100]. Сокращение расстояния между соседни­ ми атомными рядами приводило к уменьшению полуширины про­ странственного распределения.

Авторы работы [337] исследовали влияние температуры мише­ ни на энергетическое распределение ионов, рассеянных монокри­ сталлом. Бомбардировалась грань (ПО) монокристалла Ni ионами Аг+ с энергией 30 кэв. Было показано, что при повышении темпе­

1 3 0

бот в таких условиях, когда отжиг сильно затруднен. Эти опыты проводились на образцах кристаллов кремния и германия, так как

и другие подробно изучили влияние дефектов (радиационных по­ вреждений), возникающих в монокристаллах Si и Ge при бомбар­ дировке их ионами, на угловые закономерности ионно-электронной эмиссии, в частности, на анизотропию коэффициента ионно-элек­ тронной эмиссии у, которая наблюдается в зависимости от угла падения первичных ионов.

Результаты исследования показали, что эффекты, обусловлен­ ные упорядоченным расположением атомов решетки, обнаружива­ ются только при температурах, выше некоторой определенной (температуры отжига). Ниже этой температуры угловые зависи­ мости эмиссии приобретают вид, характерный для неупорядочен­ ных структур. Например, при сравнительно высоких температурах мишени (для Ge Т > 500°С) кривая у(Ф) имеет типичную анизо-,

тропик», обусловленную правильным расположением атомов мише­ ни: при увеличении угла Ф значение коэффициента у проходит че­ рез ряд минимумов и максимумов. С ростом температуры мишени отмечается сглаживание анизотропии у (Ф ), обусловленное тепло­ выми колебаниями атомов и т. д. (см. работу [12]).

Опишем работы, где рассматривались влияния радиационных

диационных повреждений мишени на энергетическое распределение ионов, рассеянных монокристаллами Si и Ge. Мишенями служи­ ли грани (ПО) и (111), которые облучались ионами неона и аргона в интервале энергии 15—30 кэв. В области Г„ ^ 300°С энергети­

ческие распределения имели два хорошо разделенных пика — однократного и двукратного столкновений. При температурах ни­ же температуры отжига радиационных нарушений, вносимых пуч­ ком, двукратный пик вырождался в покатую ступеньку, распре­ деления становились похожими на распределения, наблюдаемые обычно для поликристаллов. Ухудшение разрешаемое™ двукрат­ ного пика в области высоких температур (>700°С) авторы объяс­ нили, как и в [337], увеличением амплитуды тепловыхколебаний атомов кристалла.

Показано, что для наблюдения эффектов, обусловленных упо­ рядоченным расположением атомов, необходимо производить из­ мерения при температурах, больших температуры отжига радиа­ ционных нарушений, вносимых облучением. Ориентационные за­ висимости явлений, происходящих при взаимодействии ионов с кристаллами, молено использовать для наблюдения кинетики отлеига радиационных нарушений в процессе облучения.

132