4.4. Выход продуктов распыления

Число Y распыленных частиц для химически простых аморфных мишеней было выражено в (4.2) в виде произведения двух членов: первый сомножитель

A включает в себя параметры вещества мишени, а второй сомножитель равен поглощенной в мишени энергии. Вывод формулы для содержит описание числа атомов отдачи, которые могут преодолеть поверхностный барьер и покинуть твердое тело. Подробности вывода в случае линейного каскада приведены Зигмундом [14]. Полученный им результат гласит:

где N — концентрация атомов в — энергия связи с поверхностью (в эВ). Величину можно оценить по теплоте сублимации (примерно равной теплоте испарения); обычно имеет значения от 2 до 4 эВ. В выражении (4.3) для поглощенной энергии, т. е.

величина а является функцией отношения масс и изменяется в диапазоне от 0,2 до 0,4, как показано на рис. 4.6. Значение а возрастает с увеличением угла падения из-за роста поглощения энергии вблизи поверхности. Для распыления, вызванного нормальным падением ионов средней массы, разумное среднее значение а составляет 0,25.

При падении ионов на значение равно 124 эВ/А. Энергия связи

Рис. 4.6. Зависимость множителя а, входящего в формулу (4.3) для выхода обратно распыленных частиц, от: а — отношения масс . Сплошная линия соответствует расчетам, осиованиым только на упругом рассеянии, без учета поверхностных поправок. Штриховая линия получена из экспериментов по распылению ионами с энергией 45 кэВ. Различие кривых обусловлено главным образом пренебрежением поверхностными поправками при больших значениях отношения масс; б — угла падения . Сплошная линия соответствует теоретической зависимости для бомбардировки ионами Штриховая линия изображает зависимость вида которая имеет место главным образом в пределе больших скоростей. (Все графики взяты из работы [14].)

с поверхностью найденная по теплоте испарения , составляет . Выход продуктов распыления при концентрации равен

что хорошо согласуется с экспериментальным значением около 6.

Полученные оценки пригодны для идеального случая аморфной, химически простой мишени. Выходы продуктов распыления на монокристалле, поликристалле или мишени из сплавов могут сильно отличаться от приведенных простых оценок. На полиатомных мишенях преобладающее распыление одного из элементов может привести к изменениям в составе поверхностного слоя. Эти изменения отразятся на выходе оже-электронов, который позволяет определять состав измененного, а не исходного слоя. Другим усложнением является ионное перемешивание (перераспределение в пределах каскада столкновений), "которое может привести к эффекту ушире-ния внутренней границы раздела при исследовании многослойных мишеней. Часто в этих случаях для определения толщины слоев и концентрации главных компонент можно применять обратное резерфордовское рассеяние. Таким способом можно произвести калибровку профиля распыления.