Физические основы процесса ионной имплантации

При бомбардировке ускоренными ионами поверхностного слоя металла энергия налетающего иона рассеивается в серии столкновений с атомами его кристаллической решетки.

При средних энергиях ионов этот процесс контролируется двумя основными механизмами – упругим рассеянием на ядрах атомов кристаллической решетки и неупругим взаимодействием с их электронными оболочками.

Сегодня на основе известных законов ядерной физики вычислены распределения различных имплантированных ионов по глубине образцов из разных материалов.

В первом приближении их можно описать функцией Гаусса. Они подтверждены экспериментально.

 

Изображение каскадов столкновений при внедрении пяти ионов Ti+ в мишень Fe.

 

Максимумы концентрации имплантированных ионов располагаются на глубине от 20 до 2000 нм.

Его положение и величина определяются:

− соотношением масс налетающих ионов и атомов решетки,

− энергией ионов и атомной плотностью решетки,

− дозой облучения и температурой мишени,

− распыляющей способностью ионов.

 

 

Изменение концентрации Al и B в поверхностном слое стали ШХ-15, имплантированной пучком ионов AlB+, выявленное методом масс-спектрометрии вторичных ионов