Лабы по ТМиЭЭТ / ЛР3 Ионное распыление

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра ЭПУ

отчет по лабораторной работе № 3 по дисциплине «Технологии материалов и элементов электронной техники» Тема: Ионное распыление

Студенты гр. ____________________ ____________________ Преподаватель ____________________ Мишнев М.А.

Санкт-Петербург 202X

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Результаты измерений и расчетов представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Экспериментальные данные

Е, кэВ	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Y(Е)	4.91	9.29	11.81	8.82	9.94	11.33	9.52	8.72	8.67	8.26

Е, кэВ	150	200	250	300	500	600	700	800	900	1000
Y(Е)	8.13	5.52	4.69	5.48	2.93	6.37	3.16	4.58	3.13	2.37

График расчетной зависимости коэффициента распыления от энергии ионов в потоке представлен на рисунке 1.

Y(E)

Рисунок 1 – Экспериментальная зависимость коэффициента распыления от энергии

Теоретическая зависимость коэффициента распыления представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Расчет теоретической характеристики

Рисунок 3 – Теоретическая зависимость коэффициента распыления от энергии

Пороговое значение энергии ионов, полученное с помощью аппроксимации экспериментальной характеристики до пересечения с осью энергий равно 6.456 эВ, что примерно в 2.5 раза меньше теоретического в 15.6192 эВ.

Расчетная зависимость коэффициента распыления от энергии полученная с помощью онлайн-калькулятора представлена на рисунке 5.

Рисунок 2 – Расчет зависимости на онлайн-калькуляторе

Рисунок 5 – Рачетная зависимость коэффициента распыления от энергии

Модели пробега ионов Ar в мишени Au в программе SRIM представлены на рисунках 6, 7, 8, 9.

Рисунок 6 – Пробег ионов Ar с энергиями 40 кэВ в мишени Au

Рисунок 7 – Пробег ионов Ar с энергиями 100 кэВ в мишени Au

Рисунок 8 – Пробег ионов Ar с энергиями 500 кэВ в мишени Au

Рисунок 9 – Пробег ионов Ar с энергиями 1000 кэВ в мишени Au

ВЫВОД

В результате выполнения лабораторной работы были получены зависимости коэффициента распыления. Можно заметить, что полученные зависимости имеют ярко выраженный максимум, при котором наблюдается наибольшее распыление материала мишени.

С ростом энергии коэффициент падает, так как ионы аргона с очень большой энергией пролетают приповерхностный слой, претерпевая только электронное торможение (неупругое), и устремляются вглубь мишени, что хорошо заметно по рисункам с моделированием пробега ионов. При потере энергии и наступлении ядерного торможения ионов (упругого) выбивается атом золота из глубины, но он не может дойти до поверхности из глубины мишени. Тем самым, почти вся энергия при таком распылении теряется в глубине мишени.

Максимум распыления наблюдается при максимуме ядерного торможения, то есть, когда ионы имеют такую энергию, при которой почти всю эту энергию они тратят на упругие соударения с атомами золота, выбивая их с поверхности.