Температура - мишень
Cтраница 2
Рассмотренная теория позволяет объяснить такие факты, как существование пороговой энергии иона, ниже которой распыление не происходит; энергия распыляемых атомов значительно превышает энергию испаренных частиц, тенденции наилучшего распыления атомов вдоль плотной упаковки кристалла, уменьшение коэффициента при больших энергиях ионов, незначительное влияние на коэффициент распыления температуры мишени, отсутствие электронного распыления. [16]
Это облако плазмы интенсивно поглощает оставшиеся фотоны лазерного излучения. В результате этого температура мишени в фокальной области резко возрастает до десятков тысяч градусов. Затем плазма быстро расширяется, порождая ударную волну, распространяющуюся во всех направлениях. Ударная волна разрушает мишень. [17]
Процесс насыщения мишени включает обезгаживание при нагревании до 600 - 700 С в вакууме с последующим охлаждением в атмосфере дейтерия или трития. Полученные таким образом мишени практически не выделяют эти газы даже в вакууме, если температура мишени не превышает 200 С для титана и 300 С для циркония. Это обстоятельство очень существенно, так как при падении ионного пучка на мишень выделяется большое количество тепла, что приводит к значительному нагреванию мишени. [18]
Наиболее интересным аспектом исследований углового распределения атомов, эмиттируемых полупроводниками, является его явно выраженная температурная зависимость. Андерсон и др. [98] установили, что эффект преимущественного испускания распыленных атомов проявляется только в том случае, когда температура мишени превышает некоторую характеристическую величину. Вероятно, именно поэтому в других исследованиях [83, 99] возникали трудности с наблюдением преимущественных направлений выброса атомов из полупроводников. Этот эффект объясняется следующим образом. Выброс атомов в определенных направлениях возможен лишь при условии монокристалличности мишени. При низких температурах мишени повреждения кристаллической решетки в приповерхностном слое, возникающие вследствие его облучения ионами, остаются замороженными, так что вскоре этот слой становится аморфным. При распылении такого слоя картины преимущественной эмиссии, естественно, не наблюдается. При достаточно высоких температурах мишени повреждение решетки, вызванное ударом иона, довольно быстро отжигается, так что следующий ион, падающий на тот же участок мишени, встречается с упорядоченной структурой поверхности. [19]
Ионное травление обладает определенными достоинствами, так как это универсальный способ, применимый для всех материалов. Он позволяет строго контролировать процесс травления, поскольку такими важными параметрами, как энергия ионов, интенсивность облучения и температура мишени - можно легко управлять. [20]
При идентичных условиях коэффициенты распыления для различных веществ имеют периодичность, обусловленную их положением в периодической системе элементов и являющуюся следствием периодичности в их теплотах сублимации, строении атомных оболочек и кристаллической структуре. Масса атомов мишени т входит в выражение для коэффициента распыления через коэффициент передачи энергии 4 / пЛ1 / ( т Л1) 2, где М - масса иона. Коэффициенты распыления от температуры мишени зависят слабо. Исключение составляет 00-ласть высоких температур, при которых становится существенным термическое испарение материала мишени; в этой области Томпсоном и Нельсоном [52] обнаружены некоторые аномалии. [21]
Побочные изображения могут появляться в некоторых типах передающих трубок, когда они работают в неоптимальных условиях или когда конструкция трубки разработана без достаточного внимания к подобной опасности. Несколько таких эффектов возможны в суперортиконе. При работе в условиях, когда температура мишени ниже определенной границы, изображение сцены может сохраняться на растре, хотя и со значительным ослаблением, в течение некоторого промежутка времени после того, как камера перемещена на другую сцену. Тот же самый эффект может возникать и в случае, если ток луча недостаточно велик для того, чтобы обеспечить полный заряд мишени через развертывающую апертуру. Возможно появление побочных деталей в самом потенциальном рельефе по причине неполного собирания первичных электронов мишенью и вторичных электронов сеткой мишени. В первом случае возможен так называемый повтор - как бы теневое изображение, несколько повернутое относительно оси трубки. Во втором случае создаются теневые ореолы вокруг светлых объектов. [22]
 |
Внешний вид видикона. [23] |
Недостатком видиконов ( как и вообще приборов с полупроводниковыми фотоэлементами) является заметная температурная зависимость сопротивления фотослоя. Изменение поперечного сопротивления мишени при изменении температуры приводит к изменению амплитуды выходного сигнала при неизменном напряжении сигнальной пластинки. Поддерживать неизменной амплитуду выходного сигнала при изменении температуры мишени возможно лишь изменением напряжения сигнальной пластинки, что не всегда возможно. Поэтому при работе видикона приходится принимать меры по обеспечению постоянства температуры мишени. [24]
Распыление не удается рассмотреть с тех же позиций, как это было сделано при испарении. Распыление происходит, как правило, при низкой температуре, когда диффузия замедлена. В результате осажденная пленка получается в виде как бы слоистой структуры на атомарном уровне. Очевидно, что если бы температура мишени повысилась настолько, что успевала протекать заметная диффузия атомов из объемов, то состав осажденной пленки, как и при испарении, отличался бы от состава мишени. [25]
Ионное распыление сплавов является одним из наиболее эффективных методов получения пленок из этих сплавов, так как этот метод позволяет легко изменять состав пленок. Часто состав осаждаемой пленки почти совпадает с составом мишени. Это можно себе представить, если рассмотреть механизм ионного распыления, согласно которому атомы выбиваются из мишени в результате передачи им импульса бомбардирующих ионов. Поскольку процесс ионного распыления не сильно зависит от температуры мишени, то эту температуру можно выбрать достаточно низкой, чтобы исключить диффузию атомов в мишени, не проиграв заметно в скорости нанесения. Так как при этом в мишени переноса масс не происходит, то можно считать, что состав испускаемых мишенью частиц должен быть идентичен составу мишени. Конечно, если коэффициент прилипания или угловое распределение выброса будут различными для разных типов атомов, то состав осаждаемой пленки будет уже измененным. [26]
Недостатком видиконов ( как и вообще приборов с полупроводниковыми фотоэлементами) является заметная температурная зависимость сопротивления фотослоя. Изменение поперечного сопротивления мишени при изменении температуры приводит к изменению амплитуды выходного сигнала при неизменном напряжении сигнальной пластинки. Поддерживать неизменной амплитуду выходного сигнала при изменении температуры мишени возможно лишь изменением напряжения сигнальной пластинки, что не всегда возможно. Поэтому при работе видикона приходится принимать меры по обеспечению постоянства температуры мишени. [27]
Например, предположим, что в таком ускорителе с помощью пучка дейтронов энергией 1 МэВ бомбардируется мишень из дейтерия, первоначально имеющая комнатную температуру. В лучшем случае только 10 % бомбардирующих дейтронов ( пучок таких дейтронов может содержать всего около 1016 частиц) будет вступать в ядерную реакцию синтеза с участием дейтронов мишени ( возможно, лишь после многочисленных столкновений) и отдавать тем самым часть своей кинетической энергии на термоядерную реакцию. Таким образом, бомбардировка дейтронами высоких энергий приводит в ускорителе лишь к тому, что эти дейтроны как бы растворяются в огромном количестве дейтронов мишени, обладающих низкой энергией. Оказывается, для того чтобы началась самоподдерживающаяся ядерная реакция синтеза, необходимо поднять температуру мишени до нескольких миллионов градусов. Только тогда беспорядочные столкновения, обусловленные тепловым движением дейтронов мишени, будут приводить к достаточно частым реакциям ядерного синтеза, чтобы выделившаяся энергия смогла превзойти энергию бомбардирующих дейтронов. [28]
Стационарного распыления не удавалось достигнуть даже после распыления поверхностного слоя мишени толщиной несколько микрон. Эти эксперименты показали, что с помощью ионного распыления возможна хорошая стабилизация состава получаемых пленок при том условии, что температура мишени будет достаточно низкой. [29]
Внедренный ион при движении передает кинетическую энергию атомам решетки. Если переданная энергия превышает энергию связи атома в узле Еа, может быть выбит из узла и начать двигаться по кристаллу первичный атом. Если его энергия оказывается больше значения Ed, он способен перевести в междоузлия другие ( вторичные) атомы решетки. Их число и расположение зависят от характера распространения каскада, что определяется прежде всего структурой решетки. Часть освобожденных атомов попадает в каналы и может продвинуться на значительное расстояние за счет их фокусирующего действия, другая часть, деканалируясь, создает нарушения вдоль стенок канала. Форма и размеры дефектной области определяются также массой и энергией иона, массой атомов и температурой мишени. Если температура мишени достаточно высока, некоторые дефекты, такие, как атомы в междоузлиях и вакансии, могут аннигилировать в процессе миграции по кристаллу путем рекомбинации. Процессы аннигиляции дефектов часто протекают уже при комнатной температуре. [30]
Страницы: 1 2 3