多组分固体表面的择优溅射

近十多年来,由于表面分析技术发展的需要,对许多固体材料开展了离子溅射研究[1].从合金和化合物的溅射研究发现,离子轰击能改变材料的表面成分[2].研究多组分固体的表面成分在离子束作用下的变化,对阐明入射离子与靶原子间的作用,了解各成分原子在表面上的结合特性以及进行表面成分分析,都是十分必要的[3].本文将简要说明目前对多组分固体表面离子溅射的了解,并讨论择优溅射对表面分析结果的影响. 一、溅射过程和择优溅射 在表面科学研究中常使用几百至几千电子伏能量的离子进行固体表面溅射.溅射时入射离子大部分进入固体体内,与固体原子产…     

NiPd合金在升温过程中择尤溅射的研究

用卢瑟福背散射技术,测定了NiPd(48.2wt%Pd)合金在不同温度时的溅射原子角分布,从而确定了Ni和Pd原子的部分产额随样品温度的变化关系。结果发现:Ni和Pd的部分溅射产额在居里温度附近均有较大变化,而且Pd的产额变化幅度比Ni的变化幅度大;Ni是择尤溅射元素,但是在磁相转变过程中,其择尤溅射程度却随样品温度的升高而减小。经讨论后指出,上述现象可能是由于在磁相转变过程中原子表面结合能减小和离子轰击引起的表面偏析共同引起的。 关键词：     

低能Pt原子与Pt(111)表面相互作用的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法详细研究了低能Pt原子与Pt(111)表面的相互作用所导致的表面吸附原子、溅射原子、表面空位的产生及分布规律,给出了表面吸附原子产额、溅射原子产额和表面空位产额随入射Pt原子能量的变化关系.模拟结果显示:溅射产额、表面吸附原子产额和表面空位产额随入射原子的能量的增加而增加,溅射原子、表面吸附原子的分布花样呈3度旋转对称性质;当入射粒子能量高于溅射阈值时,表面吸附原子主要是基体最表面原子的贡献,入射粒子直接成为表面吸附原子的概率很小.其主要原因是:当入射粒子能量高于溅射能量阈值时,入射 关键词： 分子动力学 低能粒子 表面原子产额 空位缺陷 溅射     

样品温度对Ar~+与SiC样品表面相互影响的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了样品温度对Ar+与SiC样品表面相互作用的影响。由模拟结果可知,SiC样品中Si原子的溅射产额随着温度的升高而增加,而温度对C原子的溅射产额影响不大。在相同温度下,Si原子的溅射产额要高于C原子的溅射产额。溅射出来的Si原子和C原子主要来源于样品的表层区域,样品中的Si和C原子密度、键密度及它们的成键方式也发生了较大的变化。初始样品中Si和C原子的密度是均匀的,而被轰击过后的样品表面Si原子的密度要高于C原子,而样品中部C原子的密度要高于Si原子。初始样品都是Si-C键,成键方式为Si-Csp3;被轰击过后又有Si-Si和C-C键,成键方式也发生了变化,还有Si-Csp1和Si-Csp2。     

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采用分子动力学模拟方法研究了样品温度对Ar+与SiC样品表面相互作用的影响。由模拟结果可知,SiC样品中Si原子的溅射产额随着温度的升高而增加,而温度对C原子的溅射产额影响不大。在相同温度下,Si原子的溅射产额要高于C原子的溅射产额。溅射出来的Si原子和C原子主要来源于样品的表层区域,样品中的Si和C原子密度、键密度及它们的成键方式也发生了较大的变化。初始样品中Si和C原子的密度是均匀的,而被轰击过后的样品表面Si原子的密度要高于C原子,而样品中部C原子的密度要高于Si原子。初始样品都是Si-C键,成键方式为Si-Csp3;被轰击过后又有Si-Si和C-C键,成键方式也发生了变化,还有Si-Csp1和Si-Csp2。     

三元合金Cu76Ni15Sn9的离子溅射研究

在２７ｋｅＶ Ａｒ⁺离子轰击时,用收集膜技术结合俄歇谱仪（ＡＥＳ）,研究了三元合金Cu₇₆Ni₁₅Sn₉系统的择优溅射行为。同时使用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）与电子探针微分析（ＥＰＭＡ）．观察了靶点表面形貌变化并测定了形貌特征微区的合金组份原子的相对百分浓度。结果表明,Ｃｕ原子较Ｎｉ原子、Ｎｉ原子较Ｓｎ原子,在所测定范围（０─６０°）内择优发射。最后讨论了靶点表面形貌特征和“元素局域富集”现象对择优溅射过程的影响。 关键词：     

替位杂质对低能Pt原子与Pt(111)表面相互作用影响的分子动力学模拟

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势，通过分子动力学方法模拟了低能Pt原子与Cu，Ag，Au，Ni，Pd替位掺杂Pt(111)表面的相互作用过程，系统研究了替位原子对表面吸附原子产额、溅射产额和空位缺陷产额的影响规律，分析了低能沉积过程中沉积原子与基体表面的相互作用机理以及替位原子的作用及其影响规律.研究结果显示：替位原子的存在不仅影响着沉积能量较低时的表面吸附原子的产额与空间分布，而且对沉积能量较高时的低能表面溅射过程和基体表面空位的形成产生重要影响.替位原子导致的表面吸附原子产额、表面原子溅射以及空位形 关键词： 分子动力学 低能粒子 替位掺杂 表面原子产额 溅射 空位     

FeCl+轰击Ag靶的溅射产额非线性增强效应

报道了用FeCl⁺、⁵⁶Fe⁺和³⁵Cl⁺轰击Ag靶的溅射原子角分布和产额测量结果.发现FeCl⁺轰击Ag的原子溅射产额与⁵⁶Fe⁺和³⁵Cl⁺轰击的溅射产额之和相比有大的增强.这种溅射产额增强现象可以用热峰蒸发(thermal spike-evaporation)加上表面拓扑效应(surface topography effect)的理论模型进行解释.     

Pt(111)表面低能溅射现象的分子动力学模拟

利用嵌入原子方法的原子间相互作用势，通过分子动力学模拟，详细研究了贵金属原子在Pt (111)表面的低能溅射现象.模拟结果显示：对于垂直入射情况，入射原子的质量对Pt (11 1)表面的溅射阈值影响不大.当入射原子的能量小于溅射阈值时，入射原子基本以沉积为主 ；当入射原子的能量大于溅射阈值时，溅射产额随入射原子能量的增加而线性增大；当入射 原子能量达到200 eV时，各种入射原子的溅射产额都达到或接近1，此时入射原子主要起溅 射作用.溅射原子发射的角分布概率和溅射花样与高能溅射相类似.研究表明：与基于二体碰 撞近似的线性级联溅射理论不同，当入射原子能量大于溅射阈值时，低能入射原子的溅射产 额正比于入射原子的约化能量和入射原子与基体原子的质量比.通过对低能入射原子的钉扎 能力分析，提出了支配低能溅射的入射原子反射物理机理. 关键词： 分子动力学模拟、低能溅射     

B掺杂对Ni原子溅射产额的影响

用卢瑟福背散射技术研究了Ni基体中掺B对离子溅射产额的影响。实验结果发现掺B后Ni原子的溅射产额Y比未掺B的纯Ni样品有明显减少。虽然这种溅射产额差值ΔY与Painter和Averill(P-A)理论模型分析结果定性符合,但实验产额减小值却大于P-A模型的预言。为解释实验结果,注意到溅射靶点表面形貌对减小或增大溅射产额的明显作用,认为实际的产额减小很可能是由于结合能和表面形貌等因素的协同效应。 关键词：     

C+轰击铍的分子动力学模拟

使用分子动力学模拟方法研究了入射能量对C⁺离子与Be样品表面相互作用的影响。模拟结果表明,随着C⁺离子的入射能量增大,C⁺离子注入深度也增加,Be原子的溅射产额近似线性增加,而滞留在样品中的C原子数量变化不大,在C⁺离子轰击Be样品的初始阶段,样品中Be原子的溅射产额较大,而随着C⁺离子注入剂量的增加,Be原子的溅射产额逐渐减小并趋于稳定。在此作用过程中,在样品表面形成一个富C层,减缓了样品中Be原子的溅射速率,起到了保护Be样品的作用。     

离子轰击引起的表面形貌对Ag的溅射产额的影响

用捕获膜技术和卢瑟福背散射(RBS)谱仪测定Ag靶在27keV Ar⁺离子轰击下的溅射原子角分布,从而确定不同剂量下Ag的溅射产额,并对其靶点表面形貌进行扫描电子显微镜(SEM)观察。结果发现,所有的角分布都呈over-cosine形状,但其溅射产额却随着表面形貌不同而不同。根据溅射产额Y与轰击离子入射角φ变化关系,讨论不同轰击剂量下溅射产额的差别,肯定了表面形貌是影响溅射产额的一个重要因素,并由此提出“表观产额”的新概念。 关键词：     

多成分靶优先溅射的蒙特-卡罗计算

基于两体碰撞近似,本文用蒙特-卡罗方法研究离子轰击多成分靶引起的溅射。计算了1keV,10keV的氦离子和氖离子入射引起多成分、无定型靶表面总溅射产额和部分溅射产额;溅射粒子的能谱、角分布和深度来源分布。并计算了择优溅射引起材料表面组分相对浓度的变化。结果还表明,离子轰击多成分靶时,碰撞效应足以引起优先溅射,它是造成靶表面各种成分相对浓度变化的重要因素。 关键词：     

H��C/Be��ϲ��໥���õķ��Ӷ���ѧģ��

利用分子动力学方法研究了H原子与C/Be样品的相互作用过程,当H原子轰击C/Be样品时,发现有一些H原子渗入样品中并且滞留在样品中,H原子的滞留率随H原子的初始入射能量的升高呈线性增长,有些沉积在样品中H原子与C原子相互作用形成H-C键。溅射产物以H原子和H2分子为主。H和H2的产额率随初始入射能量的变化趋势相反,分析了不同机制下产物H和H2的产额率随初始入射能量的关系,且通过分析H原子的入射能量和样品的原子密度的关系来研究轰击后的样品,发现样品中原子分布变化很小,同时分析了化合物中的化学键分布变化较小,只是其化学键的分布峰向样品表面移动。     

离子溅射的微区叠加原理

荷能离子轰击固体表面在往使表面产生特定的结构，因而改变溅射总产额和微分产额。这些变化是由于表面结构改变而引起的几种效应，例如弹离子入射角、形貌对发射粒子的屏蔽以及合金表面元素按微区局域富集等的影响而产生的，本文发展了一种考虑上述诸效应的理论方法，并详细讨论该方法在元素（Ｃｄ）和合金（Ａｌ_xSn_{１００－x}）靶实验微分产额方面的应用。 关键词：     

离子溅射(Ⅰ)

荷能粒子轰击固体表面,打出离子和中性原子的现象称为溅射.由于离子易于在电磁场中加速或偏转,所以荷能粒子一般为离子,称这种溅射为离子溅射.随着真空技术、薄膜技术、表面分析技术以及表面科学的发展。离子溅射的用途越来越广泛,其重要性也日益为人们所共知.如今,离子溅射在溅射离子源、二次离子质谱分析(SIMS)、离子束分析、溅射镀膜、离子镀、离子和离子束刻蚀、表面微细加工等领域有广泛的应用.同时,溅射理论在分析核材料的辐照损伤,防止聚变堆中的等离子体沾污,研究离子注入、离子束混合等方面也有重要意义. 离于溅射理论经历了漫长…     

载能Ni原子斜入射Pt(111)表面的分子动力学模拟

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,利用分子动力学模拟,详细研究不同角度入射的载能Ni原子在Pt(111)基体表面的沉积过程.结果表明,随着入射角度θ从0°增加到80°,溅射产额、表面吸附原子产额、空位产额的变化情况均可按入射角度近似地分为θ≤20°,20° < θ < 60°和θ≥60°三个区域.当θ≤20°时,载能沉积对基体表面的影响与垂直入射时的情况类似,表面吸附原子的分布较为集中,入射原子容易达到基体表面第二层及以下,对基体内部晶格产生-定的影响;在20° < θ < 60°的范围内,入射原子的注入深度有所下降,对基体内部晶格的影响减小,表面吸附原子的分布较为均匀,有利于薄膜的均匀成核与层状生长;当θ≥60°时,所有入射原子均直接被基体表面反射,表面吸附原子产额、溅射产额、表面空位产额均接近0,载能沉积作用没有体现.     

溅射角分布形状与Spike效应的相关性

Sigmund 69年提出的线性碰撞级联理论,成功地解决了多晶体与无定形的单元素靶的溅射产额问题。根据反冲原子速度分布是各向同性的假定,他又推导出单元素靶溅射角分布是cosine形状,即溅射角分布可用A(cosβ)”函数描述,其中形状指数n=1。但是不少实验事实表明,对于中等以上质量的离子和靶原子来说,当离子能≥10~1Kev数量级级时,单元素靶溅射角分布是 over——cosine形状,即形状指数n>1。产生这种现象的机制至今仍不清楚。本文认为:在整个碰撞级联中,不全是线性碰撞,     

聚变α粒子对第一壁辐照损伤的蒙特-卡罗研究(Ⅱ)——溅射

本文应用蒙特-卡罗方法研究聚变α粒子对不锈钢第一壁的溅射损伤。首先,计算单种元素Fe,Cr,Ni的溅射产额随入射能量的变化,并与实验结果比较,以确定计算中所用到的一些重要参数,如原子位移能等。在此基础上计算聚变α粒子对不锈钢(Fe_0.73Cr_0.18Ni_0.09)的部分(和总)溅射产额,溅射粒子的能谱、角分布和源深度分布,以及上述各量与α粒子入射角的关系。结果表明,在考虑入射α粒子随能量及入射角的分布后,其平均总溅射产额为0.375。由于1     

模型二元有序合金固液界面结构的分子动力学研究

采用分子动力学方法,研究了模型二元有序合金体系的平衡界面结构和界面处原子的扩散行为.计算结果表明,该二元有序合金的固液界面属于光滑界面.由于固体中同时存在结构和化学有序,从而导致界面处的原子结构与单质以及异质固液界面的结构明显不同.在界面法向方向上,粒子数密度呈复杂的波动行为,并延伸到液体中约30 (A).对界面层的二维结构分析表明,固液转变层部分原子形成了二维固体团簇.从固体到液体,扩散系数从零逐渐增加到一个饱和值.在界面处附近,平行于界面方向的扩散系数明显比垂直于界面方向的大.