WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Журнал технической физики, 2000, том 70, вып. 112 В.И. Матвеев Простейшей характеристикой зарядового распределения кластеров, состоящих из заданного числа атомов N, Q является коэффициент ионизации N, равный отношению числа кластеров с зарядом Q = 0 к числу нейтраль ных кластеров того же размера N. На рис. 1 приведена зависимость от температуры мишени коэффициентов ионизации кластеров Ta с числом атомов N = 5 и 10.

Рис. 1 служит иллюстрацией следующих общих выводов:

1) зарядовый состав изменяется с ростом температуры мишени, причем коэффициенты ионизации возрастают с ростом температуры; б) чем больше заряды кластеров, тем реже они встречаются: например, число кластеров с зарядом 2, как правило, существенно меньше числа кластеров с зарядом 1; в) кластеры большего размера Рис. 5. Относительный выход YN однозарядных кластеров Ta+N 1 ионизованы в большей степени, например 10 > 5 и в зависимости от N. Бомбардировка однозарядными ионами 2 10 > 5.

Au-1, = 2273 K. Сплошная кривая — расчетные значения На рис. 2 штриховой кривой показана зависимость YN ; • — эксперимент [17,18]; штриховая кривая — расчетный коэффициента ионизации кластеров серебра от разме- масс-спектр нейтральных кластеров YN ; пунктир — степенной ра кластера N при температуре мишени = 700 K. закон [19], нормированный на пятый кластер, т. е. значения Важной особенностью является тенденция к насыще- функции N-8.5/5-8.5.

нию коэффициентов ионизации с ростом размера кластеров. Качественно такое же поведение отмечалось в Рис. 6. Относительный выход YN нейтральных кластеров TaN в зависимости от N. Бомбардировка однозарядными ионами Ar+1, =300 K. Сплошная кривая — расчетные значения YN ;

Рис. 3. Степень ионизации кластеров Ta в зависимости от • — эксперимент [19]; штриховая кривая — расчетный массQ температуры мишени. N = 5; 5 — степень ионизации, про- спектр однократно заряженных кластеров YN; пунктир — то суммированная по всем зарядам кластера, что соответствует же, что и на рис. 5.

суммарному относительному числу кластеров с произвольным, Q но не равным нулю, зарядом, т. е. 5 = 1 - 5.

экспериментах3 [10], результаты которых также приведены на рис. 2. Коэффициент ионизации, описывающий лишь заряженные кластеры, не позволяет делать выводы о поведении нейтральных кластеров, поэтому Q необходимо рассматривать степень ионизации N равную отношению числа кластеров (размера N) с зарядом Q = 0, ±1, ±2,... к полному числу кластеров того же размера N. Степень ионизации позволяет наглядно продемонстрировать перераспределение зарядов между кластерами данного размера: например, рост числа заряженных кластеров сопровождается соответствующей убылью числа нейтральных. Именно такое поведение Строго говоря, в эксперименте [10] температура мишени не фиксировалась, несмотря на возможное ее изменение в присутствии Рис. 4. То же, что и на рис. 3, но N = 10. лазерного излучения.

Журнал технической физики, 2000, том 70, вып. Эмиссия заряженных кластеров при ионном распылении металла мишени, однако с ростом температуры они приближаются к масс-спектрам нейтральных кластеров.

Таким образом, именно выбрасывание кластеров как целого позволяет развить флуктуационный механизм формирования зарядового состава кластеров и описать зависимости зарядовых распределений от размеров кластеров и температуры мишени. Известно, что экспериментальная регистрация заряженных частиц существенно проще в техническом смысле по сравнению с регистрацией нейтральных частиц. Часто процессы формирования зарядового состава, т. е. процессы эмиссии заряженных и нейтральных частиц, взаимосвязаны. Поэтому данные по измеренениям для заряженных частиц 1 позволяют косвенным образом восстановить данные по Рис. 7. Относительный выход YN однозарядных кластеров нейтральным частицам и тем самым существенно упроNb+1 в зависимости от N. Бомбардировка однозарядными N стить экспериментальную установку.

ионами Au-1, = 2273 K. Сплошная кривая — расчетные значения YN ; • — эксперимент [20]; штриховая кривая — расчетный масс-спектр нейтральных кластеров YN ; пунктир — Список литературы степенной закон [19], нормированный на пятый кластер, т. е.

значения функции N-8.1/5-8.1.

[1] Фундаментальные и прикладные аспекты распыления твердых тел. Сб. статей / Под ред. Е.С. Машковой. Пер.

с англ. М.: Мир, 1989. 399 с.

[2] Andersen H.H. // K. Dan. Vidensk. Selsk. Mat. Fys. Medd.

1993. Vol. 43. P. 127–153.

[3] Urbassek H.M., Hofer W.O. // K. Dan. Vidensk. Selsk. Mat.

Fys. Medd. 1993. Vol. 43. P. 97–126.

[4] Баранов И.А., Мартыненко Ю.В., Цепелевич С.О., Явлинский Ю.Н. // УФН. 1988. Т. 156. С. 478–513.

[5] Betz G., Wien K. // Intern. J. Mass Spectrometry and Ion Proc. 1994. Vol. 140. P. 1–110.

[6] Sigmund P. // Phys. Rev. 1969. Vol. 184. P. 383–416.

[7] Wucher A., Garrison B.Y. // J. Chem Phys. 1996. Vol. 105.

P. 5999–6007.

[8] Colla Th.J., Urbassek H.M., Wucher A. et al. // Nucl. Instrum.

Meth. 1998. Vol. 143. P. 284–297.

[9] Yu M.L. // Topics of Appl. Phys. Sputtering by Particle Рис. 8. Относительный выход YN нейтральных кластеров NbBombardment III / Ed. R. Behrisch, K. Wittmaack. Springer N в зависимости от N. Бомбардировка однозарядными ионами Verlag, 1991. P. 91–160.

Ar+1, =300 K. Сплошная кривая — расчетные значения YN;

[10] Wahl W., Wucher A. // Nucl. Instrum. Meth. 1994. Vol. 94.

• — эксперимент [19]; штриховая кривая — расчетный массP. 36–42.

спектр однократно заряженных кластеров YN ; пунктир — то [11] Ferleger V.Kh., Medvedeva M.B., Wojciechowski I.A. // Nucl.

же, что и на рис. 7.

Instrum. Meth. 1997. Vol. B 125. P. 214–217.

[12] Матвеев В.И., Хабибуллаев П.К. // ДАН. 1998. Т. 362.

№ 2. С. 191–193.

[13] Матвеев В.И., Белых С.Ф., Веревкин И.В. // ЖТФ. 1999.

Т. 69. С. 64–68.

степени ионизации показано на рис. 3 (для N = 5) и [14] Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электрони(для N = 10). На рис. 5–8 приведены относительные Q Q ка. М.: Наука, 1966. 564 с.

Q выходы YN = WN/W однозарядных (YN) и нейтральных [15] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Ч. 1.

(YN) кластеров TaN иNbN в зависимости от числа атомов М.: Наука, 1964. 567 с.

в их составе N при бомбардировке мишени из тантала и [16] Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, ниобия однозарядными ионами Au-1 при энергии 6 keV 1978. 792 с.

и ионами Ar+1 при энергии 5 keV, температура мишени [17] Belykh S.P., Rasulov U.Kh., Samartsev A.V., Veryovkin I.V. // = 2273 K и = 300 K; для сравнения на рисунках Nucl. Instrum. Meth. 1998. Vol. B 136–138. P. 773–778.

[18] Belykh S.F., Rasulov U.Kh., Samartsev A.V. et al. // приведен также степенной закон [19], нормированный на Mikrochimica Acta. Suppl. 1998. Vol. 15. P. 379–384.

пятый кластер, т. е. значения функции N-8.5/5-8.5 для [19] Wucher A., Wahl W. // Nucl. Instrum. Meth. 1996. Vol. B115.

тантала и N-8.1/5-8.1 для ниобия. Необходимо отметить, P. 581–589.

что масс-спектры нейтральных кластеров слабо зависят [20] Belykh S.F., Habets B., Rasulov U.Kh. et al. //

Abstract

Book от температуры мишени, тогда как масс-спектры однозаof SIMS Europe. Muenster (Germany), 1998. P. 5.

рядных кластеров существенно зависят от температуры 8 Журнал технической физики, 2000, том 70, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.