Ионная бомбардировка поверхности твёрдых тел - приводит к возникновению
взаимосвязанных процессов, основные из к-рых -
объёмное и поверхностное рассеяние бомбардирующих ионов (в т. ч. и с
изменением их зарядового состояния), эмиссия из разл. конденсированных
сред заряж. и нейтральных частиц и их комплексов (ионно-ионная эмиссия, ионно-электронная эмиссия, распыление, ионно-стимулированная десорбция с поверхности твёрдого тела), испускание эл--магн. излучения с широким спектром частот (ионолюминесценция, ионно-фотонная эмиссия
,рентг. излучение), разл. радиац. процессы, в т. ч. образование
дефектов как в объёме твёрдого тела, так и на его поверхности (рис.).
Первый этап всех процессов - элементарный акт столкновения иона с атомом
твёрдого тела, результатом к-рого является перераспределение энергии и
импульса бомбардирующего иона между рассеянным ионом и атомом мишени.
Акт столкновения приводит к возникновению протяжённых
последовательностей столкновений (напр., фокусоны ,динамич. краудионы)и
каскадов атомных столкновений, а также процессов, сопровождающих
перестройку электронных оболочек партнёров столкновения, что и
обусловливает всю совокупность вторичных процессов, вызванных И. б.
В отличие от атомных столкновений в газах столкновения в твёрдых телах
характеризуются малостью межатомных расстояний, а также наличием
упорядоченности в расположении атомов и коллективизированных электронов.
Малость межатомных расстояний по сравнению с газами приводит к тому,
что при расчёте последоват. столкновений необходимо учитывать различия в
потенциалах взаимодействия сталкивающихся частиц, смещение
рассеивающего атома за время столкновения, а также возможность
одновременного (или почти одновременного) столкновения атома либо иона
сразу с двумя и более атомами мишени. Упорядоченность в расположении
атомов приводит к тому, что последовательности
столкновений могут оказаться коррелированными, что обусловливает сильные
ориентац. эффекты как в прохождении ионов через вещество, так и в разл.
эмиссионных и радиац. процессах. Наличие коллективизированных
электронов приводит к диссипации энергии
при прохождении ионов через вещество даже в тех случаях, когда
движущийся ион не испытывает сильных (т. е. с отклонением на большой
угол) столкновений с атомами твёрдого тела, в частности при каналировании заряженных частиц.
И. б. наблюдается в естеств. условиях (напр., ионная бомбардировка
искусств, спутников Земли в околоземном и космич. пространствах), в лаб.
условиях (напр., в эл.- магн. разделителях изотопов; см. Изотопов разделение). Она эффективно используется в микроэлектронике для легирования полупроводников
Схема основных процессов, обусловленных ионной бомбардировкой
твёрдого тела. Показаны различные виды эмиссий заряженных и
нейтральных частиц и различные виды радиационных дефектов.
(см. Ионная имплантация), микролитографии, а также для целенаправленного изменения свойств твёрдых тел, в т. ч. для упрочнения их поверхностей и др.
Е. С. Машкова, В. А. Молчанов