Напыление
В физике распыление — это явление, при котором микроскопические частицы твердого материала выбрасываются с его поверхности после того, как сам материал подвергается бомбардировке энергичными частицами плазмы или газа . [1] Это происходит естественным образом в открытом космосе и может быть нежелательным источником износа прецизионных компонентов. Однако тот факт, что его можно заставить воздействовать на очень тонкие слои материала, используется в науке и промышленности - там он используется для выполнения точного травления , выполнения аналитических методов и осаждения тонких пленок при производстве оптических покрытий ., полупроводниковые приборы и продукты нанотехнологий . Это метод физического осаждения из паровой фазы. [2]
При столкновении энергичных ионов с атомами материала мишени между ними происходит обмен импульсом . [1] [3] [4]
Эти ионы, известные как «падающие ионы», вызывают каскады столкновений в мишени. Такие каскады могут идти разными путями; некоторые отскакивают назад к поверхности цели. Если каскад столкновений достигает поверхности мишени, а его остаточная энергия больше, чем энергия связи поверхности мишени , атом будет выброшен. Этот процесс известен как «распыление». Если цель тонкая (в атомном масштабе), каскад столкновений может дойти до ее тыльной стороны; говорят, что атомы, выбрасываемые таким образом, ускользают от поверхностной энергии связи «при пропускании».
Среднее количество атомов, вылетающих из мишени на один падающий ион, называется «выходом распыления». Выход распыления зависит от нескольких факторов: угла, под которым ионы сталкиваются с поверхностью материала, энергии, с которой они ударяют по ней, их массы, массы атомов мишени и энергии связи поверхности мишени. Если мишень имеет кристаллическую структуру, важным фактором является ориентация ее осей относительно поверхности.
Ионы, вызывающие распыление, поступают из различных источников: они могут исходить из плазмы , специально сконструированных источников ионов , ускорителей частиц , космического пространства (например , солнечного ветра ) или радиоактивных материалов (например, альфа-излучения ).
Моделью для описания распыления в каскадном режиме аморфных плоских мишеней является аналитическая модель Томпсона. [5] В программе TRIM реализован алгоритм, моделирующий распыление на основе квантово-механической обработки, включающей сдирание электронов при высоких энергиях . [6]
