| Предисловие | 5 |
| 1 Введение | 7 |
 1.1 Общий обзор | 7 |
| 1.2 Процессы при ионной бомбардировке | 8 |
| 1.3 Механизмы распыления | 9 |
| 1.4 Моделирование и микроскопическое изучение процесса |
| распыления | 11 |
| 1.5 Коэффициент распыления | 13 |
| 1.6 Распределения распыленных частиц | 16 |
| 1.7 Диагностические методы, основанные на распылении | 17 |
| 1.8 Микрообработка распылением при ионной бомбардировке | 20 |
| 1.9 Напыление с помощью распыления | 21 |
| Литература | 22 |
| |
2 Распределения распыленных частиц по углам, энергиям
и массам | 26 |
| 2.1 Исторический обзор и введение | 26 |
| 2.2 Угловое распределение | 30 |
| 2.2.1 Экспериментальные методы и требования к ним | 30 |
| а) Геометрические искажения | 32 |
| б) Искажения за счёт неполноты сбора | 35 |
| в) Оценка профиля напыленного материала | 37 |
| 2.2.2 Угловые распределения частиц, распыляемых из |
| поликристаллических и аморфных твёрдых тел | 39 |
| а) Каскадное распыление | 40 |
| б) Распыление в режиме первичного прямого |
| выбивания: тяжёлые ионы | 43 |
| в) Распыление в режиме первичного прямого |
| выбивания: лёгкие ионы | 46 |
| г) Влияние топографии поверхности | 48 |
| 2.2.3 Угловые распределения атомов, распыленных из |
| монокристаллов | 52 |
| а) Преимущественная эмиссия в направлениях |
| плотноупакованных рядов решётки; модели | 53 |
| б) Преимущественная эмиссия в направлениях |
| плотноупакованных рядов решётки: эксперименты |
| на металлах с кубической решёткой | 59 |
| в) Преимущественная эмиссия в направлении |
| плотной упаковки решётки: гексагональные металлы | 67 |
| г) Предположение Силсби | 70 |
| д) Подавление изотропных каскадов столкновений | 73 |
| е) Эмиссия частиц сквозь симметричные |
| расположения атомов | 75 |
| ж) Угловые распределения ионов и кластеров | 82 |
| 2.3 Энергетическое распределение распыленных частиц | 83 |
| 2.3.1 Влияние поверхностных сил связи | 83 |
| 2.3.2 Экспериментальные методы | 85 |
| а) Исследование распыленных ионов | 85 |
| б) Исследование нейтральных частиц | 86 |
| 2.3.3 Столкновительные явления в твёрдых телах | 91 |
| а) Линейные каскады | 91 |
| б) Пики столкновений | 93 |
| в) Эмиссия при прямом первичном выбивании | 95 |
| г) Монокристаллы | 97 |
| д) Сплавы | 98 |
| 2.4 Распределение распыленных частиц по массам | 101 |
| 2.4.1 Измерительная аппаратура | 102 |
| 2.4.2 Эмиссия кластеров | 104 |
| а) Устойчивость кластеров | 104 |
| б) Энергетические и угловые распределения | 109 |
| 2.4.3 Механизмы эмиссии кластеров | 112 |
| а) Прямая эмиссия кластеров | 112 |
| б) Агломерация после эмиссии | 113 |
| в) Обсуждение и выводы | 114 |
| 2.4.4 Применения | 117 |
| 2.4.5 Эмиссия микрочастиц и «чанков» | 117 |
| 2.5 Выводы и перспективы | 119 |
| Литература | 121 |
| Дополнительная литература (с названием статей) | 134 |
| Угловое распределение распыленных частиц (разд. 2.2) | 134 |
| Энергетические распределения распыленных частиц |
| (разд. 2.3) | 135 |
| Распределение распыленных частиц по массам (разд. 2.4) | 135 |
| |
3 Зарядовое состояние и возбуждение распыленных
атомов | 137 |
| 3.1 Физические основы явления | 138 |
| 3.2 Экспериментальные исследования вторичной ионной |
| эмиссии | 140 |
| 3.2.1 Экспериментальные методы | 141 |
| 3.2.2 Вторичная ионная эмиссия с поверхностей металлов |
| и полупроводников | 145 |
| а) Зависимость выхода вторичных ионов от |
| работы выхода, потенциала ионизации и |
| электронного сродства | 145 |
| б) Зависимость от энергии и угла эмиссии | 150 |
| в) Эффект сплавления | 153 |
| г) Вторичная ионная эмиссия из полупроводников | 155 |
| 3.2.3 Химические эффекты во вторичной ионной эмиссии | 155 |
| а) Связь с общими физическими величинами | 156 |
| б) Связь с локальными химическими связями | 157 |
| в) Зависимость от свойств распыленных атомов | 163 |
| 3.2.4 Образование вторичных ионов вследствие сильных |
| столкновений и электронных возбуждений | 166 |
| а) Образование ионов при распылении первичных |
| атомов отдачи | 166 |
| б) Образование ионов посредством возбуждения |
| внутренних оболочек | 168 |
| в) Образование ионов посредством электронных |
| возбуждений | 173 |
| 3.3 Модели образования вторичных ионов | 174 |
| 3.3.1 Вторичная ионная эмиссия из металлов и |
| полупроводников | 175 |
| а) Компьютерное моделирование | 175 |
| б) Автоионизация распыленных атомов | 178 |
| в) Модель туннельного эффекта для электрона | 178 |
| 3.3.2 Образование вторичных ионов посредством |
| локальных взаимодействий | 187 |
| а) Модель локального теплового равновесия | 187 |
| б) Диссоциация распыленных возбуждённых |
| молекул | 187 |
| в) Модель поляризации поверхности | 188 |
| г) Модель разрыва связи | 189 |
| 3.3.3 Образование вторичных ионов в сильных |
| столкновениях | 193 |
| 3.4 Эмиссия атомных частиц разного сорта | 196 |
| 3.4.1 Экспериментальные методы | 197 |
| а) Детектирование распыленных короткоживущих |
| возбуждённых атомов | 197 |
| б) Регистрация метастабильных возбуждённых |
| атомов | 200 |
| 3.4.2 Экспериментальные результаты | 202 |
| а) Зависимость от квантового состояния и энергии |
| возбуждения распыленного атома | 203 |
| б) Связь с общей электронной структурой |
| поверхности | 205 |
| в) Химические эффекты | 207 |
| г) Распределения по скоростям | 214 |
| д) Зависимость от вида первичного иона и условий |
| столкновений | 218 |
| 3.4.3 Модели возбуждения атомов при распылении | 220 |
| а) Возбуждение посредством сильных столкновений | 221 |
| б) Электронный обмен с поверхностью | 222 |
| в) Модель разрыва связи | 224 |
| 3.5 Заключительные замечания | 227 |
| Литература | 228 |
| |
4 Элементный анализ твёрдых тел с использованием
распыления | 237 |
| 4.1 Исторические предпосылки | 238 |
| 4.2 Основные представления | 242 |
| 4.2.1 Цель рассмотрения; идеальный случай | 242 |
| 4.2.2 Распыление при низких, средних и высоких дозах |
| бомбардировки | 243 |
| 4.2.3 Глубина выхода распыленных частиц | 248 |
| 4.2.4 Влияние селективного выхода компонентов и |
| стимулированного бомбардировкой перемещения атомов |
| на поток распыленных частиц | 251 |
| а) Каскадное перемешивание | 253 |
| б) Форма профиля распыления и смещение |
| максимума | 254 |
| в) Экспоненциальный спад и длина затухания | 256 |
| г) Распыление сплавов и соединений; модель |
| изменённого слоя | 260 |
| 4.2.5 Глубина выхода, ответственная за информацию, и |
| результирующий эффект уширения в |
| электронно-спектроскопических методах анализа | 262 |
| а) Глубина выхода электронов | 263 |
| б) Возможность (обратной свёртки) преобразования | 266 |
| в) Определение in situ средней глубины выхода | 268 |
| 4.2.6 Разрешение по массе и глубине в спектроскопии |
| рассеянных ионов | 269 |
| а) Спектрометрия рассеяния низкоэнергетических |
| ионов | 270 |
| б) Спектрометрия обратного резерфордовского |
| рассеяния при высоких энергиях | 272 |
| 4.3 Экспериментальный метод; общие положения | 274 |
| 4.3.1 Контролируемая бомбардировка | 274 |
| 4.3.2 Калибровка глубины распыленного слоя | 276 |
| 4.3.3 Определение местонахождения анализируемой |
| площади: индикация и селекция | 281 |
| 4.4 Аппаратура; понятия и характеристики | 284 |
| 4.4.1 Масс-спектрометрия вторичных ионов | 284 |
| 4.4.2 Масс-анализ постионизованных распыленных |
| нейтральных частиц | 289 |
| а) Электронно-пучковая МСРН | 289 |
| б) Ионизация термализованных газов электронным |
| пучком | 290 |
| в) Ионизация электронным ударом в |
| высокотемпературной камере | 291 |
| г) Электронно-газовая МСРН | 292 |
| д) Масс-спектрометрия тлеющего разряда | 294 |
| е) Ионизация за счёт переноса заряда | 295 |
| ж) Лазерная МСРН | 297 |
| 4.4.3 Оптический анализ распыленных частиц | 300 |
| а) Испускание света под действием ионной |
| бомбардировки | 300 |
| б) Оптическая спектроскопия тлеющего разряда | 302 |
| 4.4.4 Анализ образца, распыляемого ионной |
| бомбардировкой | 303 |
| а) Электронная спектроскопия | 304 |
| б) Спектрометрия рассеяния низкоэнергетических |
| ионов | 305 |
| в) Спектроскопия обратного рассеяния при высоких |
| энергиях | 306 |
| 4.5 Разнообразные примеры аналитических применений | 307 |
| 4.5.1 Результаты, полученные с помощью ВИМС, |
| лазерной МСРН и ИСР | 307 |
| 4.5.2 Сравнение результатов профилирования |
| многослойных структур по глубине, полученных с |
| использованием ЭОС, электронно-газовой МСРН и СОРР | 315 |
| 4.6 Уширение профиля, вызванное ионной бомбардировкой | 320 |
| 4.6.1 Влияние параметров бомбардировки | 320 |
| а) Энергия бомбардирующих ионов | 320 |
| б) Масса первичных ионов | 325 |
| в) Изменение химического состава поверхности при |
| бомбардировке её ионами | 326 |
| г) Угол падения пучка | 329 |
| 4.6.2 Влияние параметров образца | 331 |
| а) Кристалличность образца | 332 |
| б) Температура образца | 333 |
| в) Термодинамические свойства | 336 |
| 4.7 Количественный анализ и проблемы исследования |
| изоляторов | 337 |
| 4.7.1 Зависимость величины сигнала от состава образца | 337 |
| а) Электронная спектроскопия | 337 |
| б) Спектрометрия рассеяния ионов (ИСР) | 337 |
| в) Масс-спектрометрия и оптическая |
| спектроскопия | 338 |
| 4.7.2 Влияние матрицы на усиление выхода вторичных |
| ионов | 339 |
| 4.7.3 Возникновение заряда на изоляторах | 343 |
| 4.8 Факторы, определяющие чувствительность | 344 |
| 4.8.1 Общие представления | 344 |
| 4.8.2 Перепыление (эффект памяти) | 346 |
| 4.8.3 Адсорбция и включения остаточных газов | 349 |
| 4.9 Итоги и перспективы | 352 |
| Литература | 353 |
| |
5 Десорбция органических молекул с поверхностей
твёрдых тел и жидкостей под действием
бомбардировки быстрыми частицами | 369 |
| 5.1 Исторический обзор | 369 |
| 5.2 Терминология | 372 |
| 5.3 Основные аспекты методов анализа больших молекул | 374 |
| 5.3.1 Количественное описание коэффициентов |
| распыления ионов | 374 |
| 5.3.2 Повреждения, индуцируемые бомбардировкой | 377 |
| 5.3.3 Фрагментация десорбированных молекулярных |
| ионов | 379 |
| 5.3.4 Оптимизация разрешения по массам | 385 |
| 5.3.5 Детектирование ионов больших молекул | 387 |
| 5.4 Осуществление эксперимента | 389 |
| 5.4.1 Приготовление образцов | 389 |
| а) Твёрдые образцы | 389 |
| б) Жидкие образцы | 392 |
| 5.4.2 Аппаратура для масс-анализа | 393 |
| а) Приборы с секторным магнитным полем | 393 |
| б) Времяпролётные приборы | 395 |
| 5.5 Экспериментальные результаты | 398 |
| 5.5.1 Облучение медленными частицами | 398 |
| 5.5.2 Облучение быстрыми частицами | 404 |
| 5.5.3 Сравнение масс-спектров и коэффициентов |
| распыления ионов при облучении медленными и |
| быстрыми частицами | 408 |
| 5.5.4 Основные применения | 411 |
| 5.6 Теоретические аспекты | 417 |
| 5.6.1 Общие замечания | 417 |
| 5.6.2 Механизмы выделения энергии | 417 |
| 5.6.3 Режим ядерного торможения | 419 |
| 5.6.4 Режим электронного торможения | 421 |
| 5.6.5 Механизмы выбивания | 424 |
| 5.6.6 Механизмы ионизации | 428 |
| 5.7 Заключение и перспективы | 430 |
| Литература | 431 |
| |
6 Изготовление микроструктур методом распыления
ионными пучками | 437 |
| 6.1 Общие замечания | 438 |
| 6.2 Получение тонких плёнок методом ионного пучка | 440 |
| 6.2.1 Стандартный ионно-пучковый метод изготовления |
| тонких плёнок | 441 |
| 6.2.2 Модифицированные методы утончения образцов |
| ионным пучком | 442 |
| 6.2.3 Приложения | 444 |
| 6.3 Ионно-пучковое травление, индуцированное |
| неоднородностями материала | 444 |
| 6.3.1 Поликристаллические материалы | 445 |
| 6.3.2 Монокристаллические и аморфные вещества | 447 |
| 6.3.3 Гетерогенные и органические материалы | 449 |
| 6.3.4 Влияние начального состояния поверхности | 451 |
| 6.3.5 Приложения | 453 |
| 6.4 Изготовление микротопографических структур путём |
| «засевания» затравкой | 454 |
| 6.4.1 Фасеточные и конусообразные структуры | 454 |
| 6.4.2 Приложения | 457 |
| 6.5 Маскированное травление ионным пучком | 457 |
| 6.5.1 Физическое распыление сквозь маски | 457 |
| 6.5.2 Создание структур путём химически |
| модифицированного распыления ионными пучками | 461 |
| 6.5.3 Приложения | 462 |
| 6.6 Изготовление наклонных микросрезов с помощью |
| ионных пучков | 463 |
| 6.6.1 Основной метод и его модификации | 463 |
| 6.6.2 Условия формирования наклонного среза | 464 |
| 6.6.3 Приложения | 467 |
| 6.6.4 Нарезание тонких плёнок с помощью |
| ионно-пучкового микротома | 470 |
| 6.7 Ионно-пучковая микромеханическая обработка | 472 |
| 6.7.1 Распыление сквозь подвижные экраны | 473 |
| 6.7.2 Ионно-пучковая микротокарная обработка | 473 |
| 6.7.3 Заточка кромок | 475 |
| 6.8 Распыление микрофокусированными ионными пучками | 475 |
| 6.8.1 Распыление сканирующим ионным пучком | 476 |
| 6.8.2 Приложения | 478 |
| 6.9 Заключение | 479 |
| Литература | 480 |
| Дополнительная литература | 486 |
| |
7 Изготовление тонких плёнок методом управляемого
осаждения распыленного материала | 487 |
| 7.1 Исторический обзор | 487 |
| 7.2 Основы метода распыления | 489 |
| 7.3 Тлеющий разряд постоянного тока | 494 |
| 7.3.1 Режимы работы | 496 |
| а) Расстояние между мишенью и подложкой | 498 |
| б) Давление газа в камере | 498 |
| 7.3.2 Устройства для осаждения методом распыления | 500 |
| а) Камера для осаждения | 500 |
| б) Мишень, подложка и задвижка | 501 |
| в) Системы вакуумной откачки и подачи газа | 506 |
| г) Источник питания | 506 |
| д) Контроль температуры электродов | 507 |
| 7.3.3 Распылительное осаждение при наличии |
| электрического смещения | 509 |
| 7.3.4 Осаждение сплавов и соединений методом |
| распыления | 510 |
| а) Осаждение сплавов методом распыления | 511 |
| б) Осаждение соединений реактивным распылением | 512 |
| 7.4 Несамостоятельный разряд постоянного тока | 516 |
| 7.4.1 Общее рассмотрение | 516 |
| 7.4.2 Накаливаемые катоды из тугоплавких металлов | 518 |
| 7.4.3 Накаливаемые катоды с оксидным покрытием | 519 |
| 7.4.4 Тонкоплёночные накаливаемые катоды | 519 |
| 7.4.5 Ртутные катоды | 522 |
| 7.5 Высокочастотный разряд | 525 |
| 7.5.1 Технологические особенности | 526 |
| 7.5.2 Приложения | 527 |
| 7.6 Разряд, усиленный магнитным полем | 527 |
| 7.6.1 Приложения | 528 |
| 7.6.2 Магнетронный режим осаждения методом |
| распыления | 531 |
| а) Распылительное осаждение в цилиндрическом |
| магнетроне | 532 |
| б) Осаждение методом распыления в планарном |
| магнетроне | 533 |
| 7.7 Заключительные замечания | 535 |
| Литература | 537 |
