к библиотеке  к оглавлению  FAQ по эфирной физике  ТОЭЭ  ТЭЦ  ТПОИ  ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Э  Ю  Я  

Ионно-ионная эмиссия (вторичная ионная эмиссия)
Ионно-ионная эмиссия (вторичная ионная эмиссия) - испускание ионов конденсированной средой при бомбардировке её ионами. В результате передачи частицам кинетич. энергии и импульса от первичных бомбардирующих ионов происходит распыление (см. Ионная бомбардировка ).Ионизация распылённых частиц происходит в процессе или после вылета в результате электронного обмена (см. ниже). При И.- и. э. могут быть выбиты как отрицательные, так и положит, ионы, в основном и в возбуждённом состояниях. В пучке вторичных ионов присутствуют многозарядные ионы и ионы соединений (напр., при бомбардировке А1 ионами Аr+ в атмосфере О2 вылетают ионы А12О+3, АlnОm+). Кол-во многозарядных ионов растёт с энергией E0 бомбардирующих ионов (напр., при бомбардировке W ионами Аr+ с энергией E0=150 кэВ оно достигает 10%). Наблюдаются также заряж. скопления из многих атомов (кластерные ионы ),напр. W34+; число таких ионов, как правило, невелико. И.- и. э. характеризуется коэф. И.- и. э. S6, равным отношению потока вторичных ионов данного типа к потоку первичных ионов. Присутствие в камере или 

Рис. 1. Выход вторичных ионов (в относительных единицах) из Si при бомбардировке ионами Аr+ с энергией 4 кэВ в зависимости от давления р кислорода. 

на поверхности эл--отрицат. газа, напр. О2, повышает S+ на неск. порядков (рис. 1) (для эмиссии многозарядных ионов и кластеров зависимость S+ от давления О2 более сложная); присутствие эл.- положит, газа (Cs) увеличивает эмиссию отрицат. ионов. И--и. э. зависит от энергии первичных ионов E0 и начинается с нек-рой пороговой энергии порядка неск. десятков эВ. С увеличением E0 коэф. S+ возрастает. При бомбардировке Si ионами Ar+ возрастание E0 от 2 до 8 кэВ приводит к увеличению на порядок выхода однозарядных ионов материала мишени и к увеличению более чем на 3 порядка выхода многозарядных ионов (Si2+, Si3+; рис. 2). В этом диапазоне энергий S+ растёт быстрее, чем коэф. распыления S, достигает максимума и начинает падать с увеличением E0, как и S. С возрастанием угла V падения ионов (отсчитываемого от нормали к поверхности) S+ увеличивается. Для 

Рис. 2. Выход вторичных ионов из Si в зависимости от энергии E0 бомбардирующих ионов Аr+. 

монокристаллич. мишени зависимость S+(V) немонотонна: эмиссия минимальна, когда направление падения ионов совпадает с направлением низкоиндексных кристаллографич. осей. Коэф. S+ растёт с увеличением массы бомбардирующих ионов (для элементов, химически активных по отношению к веществу мишени, это правило нарушается). S+ является немонотонно убывающей функцией ат. номера материала мишени (рис. 3). Коэф. S+ увеличивается с уменьшением энергии ионизации атомов мишени и сложным образом зависит 

Рис. 3. Зависимость коэффициента ионно-ионной эмиссии от атомного номера Z2 материала мишени при бомбардировке ионами Аr+ с энергией 3 кэВ. 

от температуры мишени Т. При невысоких темп-pax S+ меняется за счёт разложения соединений, содержащих ионы материала мишени и очистки поверхности. Начиная с некоторых температур, когда поверхность уже очищена, S+ не зависит от Т. При температурах фазовых переходов S+ испытывает существенные изменения. Энергетич. спектр положит, вторичных ионов имеет максимум при энергиях S порядка неск. эВ и "хвост" в сторону больших энергий (рис. 4). Для кластерных ионов спектр сужается и сдвигается в сторону меньших энергий. Энергетич. спектр отрицат. ионов более широк и смещён в сторону больших энергий. Пространств, распределение вторичных ионов похоже на распределение распылённых нейтральных частиц и зависит гл. обр. от энергии и углов падения бомбардирующих ионов и структуры мишени. Для поликристаллов, бомбардируемых нормально падающими ионами с энергией порядка неск. кэВ, пространств, распределение близко к изотропному. При наклонном падении первичных ионов (с энергией неск. кэВ) И--и. э. максимальна вблизи зеркального угла. Из монокристаллов наиб, число ионов вылетает в направлениях более плотной упаковки атомов. Существуют 2 теории И--и. э. Одна рассматривает каскады атомных столкновений (кинематич. механизм), приводящих к образованию иона или нейтральной возбужденной частицы, к-рая превращается в ион за счет оже-процесса (см. Оже-эффект ).Др. предполагает образование иона в результате электронного обмена между эмитированной вторичной частицей и поверхностью 

Рис. 4. Энергетические спектры атомарных и кластерных ионов Аl при бомбардировке его ионами Ar+ с энергией 10 кэВ. 

твердого тела (обменный механизм). Электронно-обменная теория приводит к след, выражению для вероятности ионизации R (S +=R+S): Здесь I - энергия ионизации распыляемой частицы, Ф - работа выхода материала мишени, v - скорость первичной частицы, q - угол между направлением v и нормалью к поверхности, g - величина, характеризующая протяженность взаимодействия атома с поверхностью (обычно g~lЕ), коэф. с>1 характеризует уменьшение разности (I - Ф) за счет сил электрич. изображения. Для отрицат. ионов R- описывается аналогичным выражением с заменой (I - Ф) на (Ф - А), где А - энергия сродства к электрону. И--и. э. в сочетании с анализом частиц по массе используется для исследования состава и структуры поверхности твёрдого тела и распределения элементов по глубине (вторично-ионная масс-спектроскопия).

Литература по 

1. Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника. М., 1966; Черепин В. Т., Васильев М. А., Вторичная ионно-ионная эмиссия металлов и сплавов, К., 1975; Векслер В. И., Вторичная ионная эмиссия металлов, М., 1978; Электронная и ионная спектроскопия твёрдых тел, пер. с англ., М., 1981. В. Е. Юрасова. 

к библиотеке  к оглавлению  FAQ по эфирной физике  ТОЭЭ  ТЭЦ  ТПОИ  ТИ