Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀

Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀

В работе исследованы закономерности роста пленок и эрозии поверхности при облучении мишеней из углерода и кремния пучком ускоренных ионов С₆₀ с энергией в интервале 2,5–24 кэВ при температуре мишеней 373 K. Установлено, что рост углеродных пленок на поверхности облучаемых кремниевых мишеней наблюдае...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2015
Автори: Малеев, М.В., Зубарев, Е.Н., Пуха, В.Е., Дроздов, А.Н., Вус, А.С., Девизенко, А.Ю.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2015
Назва видання:Физическая инженерия поверхности
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108648
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀ / М.В. Малеев, Е.Н. Зубарев, В.Е. Пуха, А.Н. Дроздов, А.С. Вус, А.Ю. Девизенко // Физическая инженерия поверхности. — 2015. — Т. 13, № 1. — С. 91-104. — Бібліогр.: 40 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-108648
record_format dspace
spelling irk-123456789-1086482016-11-13T03:02:46Z Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀ Малеев, М.В. Зубарев, Е.Н. Пуха, В.Е. Дроздов, А.Н. Вус, А.С. Девизенко, А.Ю. В работе исследованы закономерности роста пленок и эрозии поверхности при облучении мишеней из углерода и кремния пучком ускоренных ионов С₆₀ с энергией в интервале 2,5–24 кэВ при температуре мишеней 373 K. Установлено, что рост углеродных пленок на поверхности облучаемых кремниевых мишеней наблюдается до энергий ионов 7 кэВ, а на поверхности углерода до 19 кэВ. При энергии ионов выше указанных значений пленка на поверхности не формируется и наблюдается эрозия материала мишеней. Исследованы структура и механические свойства углеродных пленок, выращенных в интервале энергий ионов фуллерена 2,5–11,5кэВ. У роботі досліджено закономірності росту плівок і ерозії поверхні при опроміненні мішеней з вуглецю і кремнію пучком прискорених іонів С₆₀ з енергією в інтервалі 2,5–24 кеВ при температурі мішеней 373 K. Встановлено, що зростання вуглецевих плівок на поверхні опромінюються кремнієвих мішеней спостерігається до енергій іонів 7 кеВ, а на поверхні вуглецю до 19 кеВ. При енергії іонів вище зазначених значень плівка на поверхні не формується і спостерігається ерозія матеріалу мішеней. Досліджено структуру та механічні властивості вуглецевих плівок, вирощених в інтервалі енергій іонів фулерену 2,5–11,5кеВ. We studied patterns of film growth and surface erosion during irradiation of carbon and silicon beam of accelerated ions with energies of C₆₀ in the range of 2,5–24 keV at a temperature of 373 K. targets established that the growth of carbon films on the surface of the irradiated silicon target is observed to energies 7 keV ions and at 19 to the surface of carbon keV. When the ion energy above the specified values on the surface of the film is not formed and there is erosion of the target material. The structure and mechanical properties of carbon films grown in the range of ion energies fullerene 2,5–11,5keV. 2015 Article Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀ / М.В. Малеев, Е.Н. Зубарев, В.Е. Пуха, А.Н. Дроздов, А.С. Вус, А.Ю. Девизенко // Физическая инженерия поверхности. — 2015. — Т. 13, № 1. — С. 91-104. — Бібліогр.: 40 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108648 538.9:539.216.2:538.911:538.95+539.534.9 ru Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description В работе исследованы закономерности роста пленок и эрозии поверхности при облучении мишеней из углерода и кремния пучком ускоренных ионов С₆₀ с энергией в интервале 2,5–24 кэВ при температуре мишеней 373 K. Установлено, что рост углеродных пленок на поверхности облучаемых кремниевых мишеней наблюдается до энергий ионов 7 кэВ, а на поверхности углерода до 19 кэВ. При энергии ионов выше указанных значений пленка на поверхности не формируется и наблюдается эрозия материала мишеней. Исследованы структура и механические свойства углеродных пленок, выращенных в интервале энергий ионов фуллерена 2,5–11,5кэВ.
format Article
author Малеев, М.В.
Зубарев, Е.Н.
Пуха, В.Е.
Дроздов, А.Н.
Вус, А.С.
Девизенко, А.Ю.
spellingShingle Малеев, М.В.
Зубарев, Е.Н.
Пуха, В.Е.
Дроздов, А.Н.
Вус, А.С.
Девизенко, А.Ю.
Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀
Физическая инженерия поверхности
author_facet Малеев, М.В.
Зубарев, Е.Н.
Пуха, В.Е.
Дроздов, А.Н.
Вус, А.С.
Девизенко, А.Ю.
author_sort Малеев, М.В.
title Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀
title_short Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀
title_full Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀
title_fullStr Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀
title_full_unstemmed Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀
title_sort особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена c₆₀
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate 2015
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108648
citation_txt Особенности распыления кремниевых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C₆₀ / М.В. Малеев, Е.Н. Зубарев, В.Е. Пуха, А.Н. Дроздов, А.С. Вус, А.Ю. Девизенко // Физическая инженерия поверхности. — 2015. — Т. 13, № 1. — С. 91-104. — Бібліогр.: 40 назв. — рос.
series Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv AT maleevmv osobennostiraspyleniâkremnievyhiuglerodnyhmišenejuskorennymiionamifullerenac60
AT zubareven osobennostiraspyleniâkremnievyhiuglerodnyhmišenejuskorennymiionamifullerenac60
AT puhave osobennostiraspyleniâkremnievyhiuglerodnyhmišenejuskorennymiionamifullerenac60
AT drozdovan osobennostiraspyleniâkremnievyhiuglerodnyhmišenejuskorennymiionamifullerenac60
AT vusas osobennostiraspyleniâkremnievyhiuglerodnyhmišenejuskorennymiionamifullerenac60
AT devizenkoaû osobennostiraspyleniâkremnievyhiuglerodnyhmišenejuskorennymiionamifullerenac60
first_indexed 2025-07-07T21:52:25Z
last_indexed 2025-07-07T21:52:25Z
_version_ 1837026663820427264
fulltext Малеев М. В., Зубарев Е. Н., Пуха В. Е., Дроздов А. Н., Вус А. С., Девизенко А. Ю., 2015 © 91 УДК: 538.9:539.216.2:538.911:538.95+539.534.9 ОСОБЕННОСТИ РАСПЫЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ И УГЛЕРОДНЫХ МИШЕНЕЙ УСКОРЕННЫМИ ИОНАМИ ФУЛЛЕРЕНА C60 М. В. Малеев, Е. Н. Зубарев, В. Е. Пуха, А. Н. Дроздов, А. С. Вус, А. Ю. Девизенко Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» (НТУ «ХПИ»), Харьков, Украина Поступила в редакцию 26.03.2015 В работе исследованы закономерности роста пленок и эрозии поверхности при облучении мишеней из углерода и кремния пучком ускоренных ионов С60 с энергией в интервале 2,5– 24 кэВ при температуре мишеней 373 K. Установлено, что рост углеродных пленок на поверх- ности облучаемых кремниевых мишеней наблюдается до энергий ионов 7 кэВ, а на поверхно- сти углерода до 19 кэВ. При энергии ионов выше указанных значений пленка на поверхности не формируется и наблюдается эрозия материала мишеней. Исследованы структура и меха- нические свойства углеродных пленок, выращенных в интервале энергий ионов фуллерена 2,5–11,5кэВ. Ключевые слова: углерод, кремний, фуллерен, эрозия, распыление, ускоренный ион С60, струк тура пленок. ОСОБЛИВОСТІ РОЗПИЛЕННЯ КРЕМНІЄВИХ І ВУГЛЕЦЕВОГО МІШЕНЕЙ ПРИСКОРЕННЯ ІОНАМИ ФУЛЕРЕНУ C60 М. В. Малєєв, Є. М. Зубарєв, В. Є. Пуха, А. М. Дроздов, О. С. Вус, О. Ю. Девізенко У роботі досліджено закономірності росту плівок і ерозії поверхні при опроміненні мішеней з вуглецю і кремнію пучком прискорених іонів С60 з енергією в інтервалі 2,5–24 кеВ при тем пературі мішеней 373 K. Встановлено, що зростання вуглецевих плівок на поверхні оп­ ромінюються кремнієвих мішеней спостерігається до енергій іонів 7 кеВ, а на поверхні вугле- цю до 19 кеВ. При енергії іонів вище зазначених значень плівка на поверхні не формується і спостерігається ерозія матеріалу мішеней. Досліджено структуру та механічні властивості вуглецевих плівок, вирощених в інтервалі енергій іонів фулерену 2,5–11,5кеВ. Ключові слова: вуглець, кремній, фулерен, ерозія, розпилення, прискорений іон С60, структу- ра плівок. THE FEATURES OF SPUTTERING SILICON AND CARBON TARGETS WITH ACCELERATED FULLERENE C60 IONS M. V. Maleyev, E. N. Zubarev, V. E. Pukha, A. N. Drozdov, A. S. Vus, A. Y. Devizenko We studied patterns of film growth and surface erosion during irradiation of carbon and silicon beam of accelerated ions with energies of C60 in the range of 2,5–24 keV at a temperature of 373 K. targets established that the growth of carbon films on the surface of the irradiated silicon target is observed to energies 7 keV ions and at 19 to the surface of carbon keV. When the ion energy above the specified values on the surface of the film is not formed and there is erosion of the target material. The structure and mechanical properties of carbon films grown in the range of ion energies fullerene 2,5–11,5keV. Keywords: carbon, silicon, fullerene, erosion, sputtering, ion accelerated C60, film structure. ВВЕДЕНИЕ Ионно­лучевые технологии нашли широкое применение в науке и технике. Традицион- но для многих технологических процессов (нанесение пленок распылением, травле- ние, полировка и модификация поверхности, имплантация и т. д.) используются пучки ионов инертных и активных газов, которые име ют относительно небольшую молекуляр­ ную массу. Однако, в течение последних двух де сятилетий для этих целей стали ин тен­ сив но развиваться направления, связанные ОСОБЕННОСТИ РАСПЫЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ И УГЛЕРОДНЫХ МИШЕНЕЙ УСКОРЕННЫМИ ИОНАМИ ФУЛЛЕРЕНА С60 ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 192 с использованием ионизированных много- атомных кластеров, либо молекул с большой массой [1–4]. Использование кластерных ионно­лучевых технологий дает возможнос­ ти, реализация которых сложна или практиче- ски недостижима традиционными ионными технологиями. К ним отно сятся, например, формирование ультраузких стыков между границами структур [1, 5], травление и по- лировка поверхности с высокой скоростью и минимальными повреждениями структуры [6–8], инфузионное легирование [9]. Основные особенности взаимодействия мно гоатомных ионов с поверхностью твер- дого тела заключаются в относительно не- большом количестве энергии, приходящейся на один атом в ионе, по сравнению с общей энергией, приносимой на поверхность, а также в определяющем вкладе коллек- тивных а не парных взаимодействий меж­ ду атомами в момент удара. Столкновение многих атомов на относительно малой пло- щади поверхности характеризуется высокой плотностью энергии, что является причиной возникновения ряда нелинейных процессов в передаче энергии атомам мишени и распы- лении ее поверхности [4, 10]. При энергиях иона составляющих сотни эВ на атом, фор- мируется ударная волна и полностью разру- шается структура в тонком слое, окружаю- щем место удара (локальное плавление) [11]. Через короткий период времени (10–12 с) воз- никает сильно разогретая область (тепловой пик) вблизи поверхности. В результате этих явлений пространственное и энергетическое распределение распыленных частиц отли- чается от распределений характерных для каскада бинарных столкновений [12, 13], а коэффициент распыления может на поря- док превышать величины для моноатомных ионов [14]. Кроме того, в области теплово- го пика возникают условия (давление сотни ГПа, температуры порядка 104 К [11, 15]), при которых возможно формирование но- вых фаз, в том числе метастабильных, что также может влиять на коэффициент распы- ления мишени [16]. Многоатомные ионы для кластерных ионно­лучевых технологий формируются объемной конденсацией в вакууме [1, 3] с по следующей ионизацией электронным уда ром. Более простым методом получе- ния многоатомных ионов является иониза­ ция больших молекул, например, B10H14, C2B10H12, которые используются для им­ план тации бора в кремниевые шайбы [17]. Ионные пучки фуллерена C60 нашли при­ ме нение для распыления анализируемо- го вещества в методиках вторичной ион- ной масс­спектрометрии (ВИМС) [18, 19], и рент геновской фотоэлектронной спектро- скопии (РФЭС) [20]. Из молекул фуллерена могут быть сформированы сверхтвердые на- нокомпозитные покрытия [21–23]. Исполь- зование ионов фуллерена C60 для распыле- ния и модификации поверхности связано в пер вую очередь с тем, что он легко перево- дится в газообразную фазу, состоит только из атомов углерода и относительно просты- ми методами может быть ионизирован [19]. При облучении мишеней ионами C60 на­ блюдается переход от роста углеродных пле- нок к эрозии мишени при энергии ~104 eВ [24–25]. Моделирование процесса взаимодей- ствия ускоренного иона С60 с поверхностью предсказывает ряд интересных явлений, ха- рактерных для этого диапазона энергий. Это «сеточный» рост поверхностных фаз карбида кремния и «сеточное» распыление для крем- ниевых мишеней [24, 26], которые приводят к развитию рельефа поверхности. Значение энергии ионов, соответствующее переходу от конденсации углеродной пленки к эрозии мишени может зависеть как от характерис­ тик вещества мишени (энергия связи, тем- пература [24]), так и от угла падения ионов [27]. Несмотря на практическое применение ионов С60 для распыления в аналитических приборах, процессы на мишени в диапазоне энергий ионов, близких к этому переходу, слабо исследованы даже для элементарных мишеней Si и С, которые наиболее часто ис- пользуются в качестве подложек для анали- зируемого вещества. Целью данной работы стало определение закономерностей распыления и осаждения вещества при бомбардировке поверхности кремния и углерода ускоренными ионами С60 в диапазоне энергий от 2,5 кэВ до 24 кэВ, в котором наблюдается переход от роста М. В. МАЛЕЕВ, Е. Н. ЗУБАРЕВ, В. Е. ПУХА, А. Н. ДРОЗДОВ, А. С. ВУС, А. Ю. ДЕВИЗЕНКО ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 1 93 пленок к эрозии мишени, а также установ- ление влияния энергии ионов на структур- ное состояние осаждаемого вещества и его механические свойства. Исследование про- водилось при больших дозах облучения и нормальном падении пучка. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА Измерение коэффициента осаждения и распыления Для экспериментального исследования про- цессов осаждения и распыления при взаи- модействии ускоренных ионов С60 с поверх- ностью использовался модифицированный вакуумный пост ВУП­5М. Рабочее давление в камере во время эксперимента составляло ~10–4 Pa. Ионный пучок генерировался при помощи ионного источника с седловидным электрическим полем при ускоряющем на- пряжении в диапазоне от 3 до 6 кВ. В каче- стве рабочей среды для ионного источника использовались пары фуллерена C60. Фул- лереновый порошок (C60 чистотой 99,5 %, NeoTechProduct, Saint Petersburg, Russia) загружался в две эффузионные ячейки, рас- положенные на противоположных боковых сторонах ионного источника. Для предотвра­ щения конденсации C60 на внутренние стен- ки, температура корпус источника во время его работы поддерживалась вблизи 673 К. Схема экспериментальной установки при- ведена на рис. 1. Ионный пучок после выхода из источ- ника фокусировался и ограничивался си- стемой электростатических линз и щелей и направлялся в магнитный сепаратор, где пространственно разделялся на пучок заря- женных димеров и пучки одно­ двух­ и трех- зарядных положительно ионизированных молекул. Конструкция магнитного сепарато- ра с индукцией магнитного поля 0,6 Т исклю- чала выход из сепаратора потока нейтральных молекул и ионов с существенно большими значениями отношения заряда к массе по срав нению с ионами С60. Прос транственное распределение ионов пос ле магнитного сепа- ратора приведено на рис 2. Для определения соотношения заряженных частиц в потоке на выходе из масс­спектрометра была ис- пользована аппроксимация пространст вен­ ного распределения ионов функциями Га усса и Лоренца, при этом последняя более точно описывает результирующую эксперимен- тальную кривую. В табл. 1 приведены соот- ношения между компонентами пучка на вы- ходе магнитного сепаратора. Для распыления мишени использовались одно либо двухза- рядные ионы фуллерена. Мишень, заключенная в полый цилиндри­ ческий заземленный корпус из нержавеющей стали, выставлялась на центральную часть од ного из пучков перпендикулярно его на­ пра влению и облучалась ионами фулле ре на через отверстие в диафрагме, закрываю щей торец цилиндра. Стенки цилиндра и ми шень прогревались до температуры 373 K. Для по лучения высоких энергий пучка (свыше 5 кэВ) на мишень подавалось отрицатель- ное сме щение. Пространственные границы пучков ионов C60 + и C60 ++, направляемых на мишень, на рис. 2 показаны вертикальными линиями. Нагреватель Шторка-зонд Нейтрализатор Ионные пучки Ионная пушка Зонд Откачка Вакуумная камера Эффузионная ячейка с фуллереном Масс-спектрометр С+++ 60 С++ 60 С+ 60 Подложкодержатель Рис. 1. Схема экспериментальной установки 10 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 С+++ 60 С++ 60 С+ 60 С+ 60 Расстояние, мм И нт ен си вн ос ть , о тн . е д. Эксперимент Подгонка (Лоренц) 2 Рис. 2. Пространственное распределение пучка после магнитного сепаратора ОСОБЕННОСТИ РАСПЫЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ И УГЛЕРОДНЫХ МИШЕНЕЙ УСКОРЕННЫМИ ИОНАМИ ФУЛЛЕРЕНА С60 ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 194 Энергетическое распределение ионов рас считывалось путем дифференцирования кривых задержки [28], измеренных при по- мощи многосеточного зонда, который уста- навливался на место мишени. Эксперимен- тально установлено, что средние энергии двух зарядных ионов в два раза превыша- ют средние энергию однозарядных ионов. Энер гетические распределения ионов C60 при ускоряющих потенциалах 3 кВ, 4 кВ, 5 кВ и 6 кВ приведены на рис. 3. Там же приведены энергетические рас- пределения для двухзарядных ионов при ускоряющих потенциалах 4 кВ и 6 кВ. Значе- ния средних энергий ионов в пучках, изме- ренные при различных ускоряющих потен- циалах, приведены в табл. 2. Определение вторичной электронной эмиссии произво- дилось по разнице полного тока пучка на мишень и тока с подачей потенциала на сет- ку, задерживающей вторичные электроны. Для однозарядных ионов при ускоряющих напряжениях 3 кВ и 6 кВ коэффициент вто- ричной эмиссии составил 3 % и 10 % соот- ветственно, для двухзарядных ионов при ускоряющем напряжении 6 кВ коэффициент вторичной эмиссии составил около 20 %. Коэффициенты эрозии вещества мишени и поверхности углеродных пленок (Y) опре- делялись как отношение числа испускаемых мишенью атомов к числу бомбардирующих мишень ионов фуллерена. Количество бом- бардирующих ионов C60 определялось по величине ионного тока на мишень с учетом вторичной электронной эмиссии. Количе- ство испускаемых эродирующей мишенью атомов определялось исходя из данных из- мерения глубины слоя травления мишени, либо толщины пленки, нарастающей на ее поверхности. При этом, в случае наблюда- емой эрозии мишени количество испуска- емых атомов вычислялось путем сумми- рования атомов мишени в слое травления с количеством атомов углерода, приходящих на поверхность в виде молекулы С60. В слу- чае роста пленки на поверхности мишени количество испускаемых ею атомов углеро- да определялось как разность между числом поступающих на поверхность атомов угле- рода и числом атомов в пленке измеренной толщины. Для этого на мишень в качестве маски накладывалась никелевая сетка по- крытая проводящим углеродным покрыти- ем. Покрытие предотвращало загрязнение никелем поверхности мишени. Размер ячей- ки сетки 0,35 × 0,35 мм, шаг 0,4 мм. Ступень- ка на границе затенения измерялась при по- мощи интерферометра МИИ­4. Результаты Таблица 1 Состав ионного пучка С60 после масс-спектрометра Частицы 2С60+ С60 + С60 ++ С60 +++ % 4,7 71,8 22 1,5 Таблица 2 Зависимость средних энергий ионов в пучке от величины ускоряющего потенциала (Ua — ускоряющее напряжение на электродах ионного источника, Ei — средняя энергия ионов). Ua, кВ 3 4 5 6 Ei, кэВ 2,5 3,6 4,4 5 10 8 6 4 2 0 2 3 4 5 6 3 kV 4 kV C 4 kV C 5 kV C 6 kV C 6 kV C Еi (кэВ) И нт ен си вн ос ть , о тн . е д. + + + + + + + 60 60 60 60 60 Рис. 3. Энергетические распределения одно­ и двух- зарядных ионов C60. При ускоряющих потенциалах 3 кВ, 4 кВ, 5 кВ и 6 кВ. Для двухзарядных ионов приведены энергетические распределения для 4 кВ и 6 кВ (значения нижней шкалы в этом случае необ- ходимо удвоить) М. В. МАЛЕЕВ, Е. Н. ЗУБАРЕВ, В. Е. ПУХА, А. Н. ДРОЗДОВ, А. С. ВУС, А. Ю. ДЕВИЗЕНКО ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 1 95 измерений в каждой ячейке сетки усредня- лись по всей облучаемой поверхности ми- шени. В качестве мишеней использовались кремниевые шайбы КЭФ­1 с ориентацией (100) и стеклоуглерод марки СУ­2000, плот- ность которого 1,5 г/см3. Расчет коэффициента эрозии облучаемой поверхности производился по формуле: [ат/ион], (1) где: I — величина ионного тока на мишень, S — облучаемая площадь, t — время облуче- ния ионами, q — заряд иона, NA — число Аво- гадро. При травлении мишени суммируется количества атомов вытравленного ве щества мишени и количество атомов углерода прихо- дящих на мишень в виде ионов фуллерена ко- торые тоже удаляются при распылении (знак плюс в числителе). В этом случае, h — глуби- на травления поверхности, ρ и μ — плотность и молекулярная масса вещества мишени. Количество атомов распыленного вещества в случае конденсации равна разнице количе- ство атомов углерода приходящих на мишень в виде ионов фуллерена и атомов остающихся на поверхности мишени в виде пленки (знак минус в числителе, ρ и μ относятся к веще- ству пленки h — ее толщина). В знаменателе, в обоих случаях, количество ионов фуллере- на пришедших на мишень. Плотность пленок определялась по углу полного внешнего отражения рентгеновских лучей. Регистрация кривых малоуглового рентгеновского отражения осуществлялась на дифрактометре ДРОН­3М в излучении Cu­Kα1 (l = 0,15406 нм) с использованием кососрезанного кремниевого монохромато- ра (110). Моделирование кривых малоугло- вой рентгеновской дифракции проводилось в программе IMD Д. Виндта [29], позво- ляющей моделировать кривые зеркально- го отражения и незеркального рассеяния на основе DWBA теории взаимодействия рентгеновских лучей с твердым телом [30]. Кроме плотности определялась и толщина тонких углеродных пленок путем подгонки формы кривых малоугловой рентгеновской дифракции (θ­2θ­сканирование) в програм- ме IMD. На рис. 4. приведена зависимость плотности углеродных пленок, полученных при энергиях 2,5; 5; 7,5; 10 и 11,5 кэВ. Дан- ные по плотности углеродных пленок для промежуточных значений и более высоких энергий определялись путем линейной ин- терполяции и экстраполяции графика зави- симости плотности пленок от энергии. Ког- да наблюдался процесс травления мишени (углеродная пленка отсутствовала) для рас- четов использовалась плотность стеклоугле- рода либо плотность кремния. Исследование структуры и механических свойств пленок Исследование структуры пленок произво­ дилось при помощи просвечивающего элек­ тронного микроскопа (ПЭМ) PEM-U (SEL- MI, Ukraine) с типичным разрешением по точкам 0,2 нм. Препарирование образцов для ПЭМ производилось следующим об- разом: после нанесения пленок кремниевая подложка стравливалась в смеси кислот HF:HNO3 = 1 : 10, затем пленка отмывалась в деионизированной воде и вылавливалась на медную сеточку. Нанотвердость (H) и модуль Юнга (E) осажденных на кремнии покрытий были измерены при помощи наноиндентора MTS G200, используя алмазный индентор Бер- ковича (R < 20 нм), методом непрерывного измерения жесткости (CSM), который по- зволяет регистрировать твердость и модуль Юнга как функцию глубины внедрения. Для указанных измерений были использованы 60 ⋅ ⋅ρ ⋅⋅ ⋅ ± ⋅= ⋅ ⋅ A C h S NI t q S MY I t q S 3,0 П ло тн ос ть , г * см –3 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2 4 6 8 10 12 Ускоряющее напряжение, кэВ Рис. 4. График изменения плотности пленок в зави- симости от энергии ионов для образцов, полученных при температуре 373 К ОСОБЕННОСТИ РАСПЫЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ И УГЛЕРОДНЫХ МИШЕНЕЙ УСКОРЕННЫМИ ИОНАМИ ФУЛЛЕРЕНА С60 ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 196 пленки толщиной около 1 мкм. Величина H была взята для глубины индентирования (100–120) нм, составляющей 10 % от толщи- ны пленки. Результаты усреднялись после 6 измерений для данного образца. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Осаждение и распыление углерода при облучении ионами фуллерена поверхности стеклоуглерода При облучении поверхности стеклоуглерода ионами С60 с энергией в интервале 2,5–19 кэВ наблюдался рост углеродной пленки, однако коэффициент конденсации углерода (h) при этом не равен единице. Как известно, (смот­ ри, например, [31]), при энергиях свыше 1 кэВ молекулы фуллерена полностью раз- рушаются при соударении с поверхностью. В результате, в зависимости от температуры осаждения, формируется аморфная либо на- нокристаллическая углеродная пленка, не содержащая молекул C60 [21–23]. Очевид- но, что при полном разрушении молекулы, энергия, приходящаяся на углеродный атом, входящий в ее состав, в момент удара пре- вышает энергию связи атома в молекуле. Это и является первопричиной того, что ко эффициент h ˂ 1. Неполная конденсация может быть обусловлена как термическим испарением атомов из «теплового пика», образующегося в месте удара молекулы с высокой энергией [32], так и физическим распылением. Эти процессы объединяются в общее понятие эрозии мишени. Измерение толщины углеродной пленки и подстановка в формулу (1) эксперимен- тальных значений с учетом вторичных эф- фектов, указывает на то, что при энергии ионов C60 2,5 кэВ каждый удар иона приво- дит к удалению в среднем 9,6 атомов угле- рода (формально коэффициент распыления углерода YC = 9,6). Если рассматривать этот процесс в терминах осаждения углеродной пленки, то можно заключить, что коэффици- ент осаждения углеродных атомов не превы- шает 84 %. При увеличении энергии осаждаемых частиц значение коэффициента распыления YC возрастает по закону близкому к экспо- ненте YC = a*exp(b*Ei) с константами a = 5,8 и b = 0,11. Зависимость коэффициента рас- пыления углерода YC от энергии бомбарди- рующих ионов приведена на рис 4. Экспо- ненциальный характер зависимости YC от энергии ионов указывает на существенный вклад термического испарения в процесс распыления поверхности, так как скорость испарения пропорциональна давлению на- сыщенных паров над поверхностью, а давле- ние имеет экспоненциальную зависимость от тем пературы поверхности. Температура малой области поверхности, после удара иона С60, определяется энергией ионов. Про- стейшая оценка из модели «теплового пика», который описывает распространение тепла из точечного источника, [33–34] показывает, что температуру T области с характерным раз мером r через время t после удара части- цы с энергией E можно оценить как [34]: T = E (Cρ)1/2/8(πKt)3/2exp(–Cρr2/4Kt), где K — коэффициент теплопроводности, C — теплоемкость, ρ — плотность матери- ала пленки. Эта зависимость дает прямую пропорци- ональность температуры возбужденной об- ласти после бомбардировки мишени уско- ренной частицей от ее энергии. Вклад термического испарения при бом- бардировке поверхности большими моле­ кулами и кластерами высоких энергий под тверждается наличием в распыленном потоке так называемых квазитепловых ио- нов [13]. Таким образом, можно предпола- гать, что эрозия поверхности, в основном, является суперпозицией процессов физиче- ского распыления и испарения вещества из области локального перегрева поверхности, включая, по­видимому, и явление радиаци- онно­ускоренной сублимации [32]. Кроме того существенный вклад в нели- нейность зависимости коэффициента рас- пыления пленки от энергии могут вносить изменения ее структуры. На возможные из менения в структуре пленки указывает уменьшение плотности пленок с 2,9 г/см3 до 2,5 г/см3 при увеличением энергии ио- нов от 2,5 до 11,5 кэВ (рис. 4) Влияние структурного состояния мишени на процес- сы ее распыления рассмотрено в работе [16], М. В. МАЛЕЕВ, Е. Н. ЗУБАРЕВ, В. Е. ПУХА, А. Н. ДРОЗДОВ, А. С. ВУС, А. Ю. ДЕВИЗЕНКО ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 1 97 где на основе молекулярно­динамического моделирования установлено, что при бом- бардировке ионами С60 с энергией 20 кэВ коэффициенты распыления алмазной струк- туры и графита отличаются больше чем на порядок. При энергии бомбардирующих ионов выше 19 кэВ рост пленки прекращается и на чинается ионное травление поверхности стеклоуглерода. В интервале энергий ионов между 19 и 20 кэВ, наблюдается резкий ска- чок коэффициента распыления. Плотность углеродной пленки, полученная линейной экстраполяцией из графика на рис. 4 состав- ляет при 19 кэВ около 2,2 г/см3, а стеклоугле- рода 1,5 г/см3. То есть, стеклоуглерод имеет более рыхлую и менее связанную структуру, по сравнению с углеродной пленкой. Дальнейшее повышение энергии приво- дит к линейному росту YC c коэффициен- том пропорциональности 1,8 ат/ион на кэВ. Естественно предположить, что увеличение энергии ионов приводит к увеличению глу- бины проникновения иона в мишень и к пе- реносу энергетического воздействия на бо- лее глубокие слои мишени [35] вследствие этого вклад термического испарения в ве- личину коэффициента эрозии может умень- шаться с увеличением энергии. Распыление кремния при облучении ионами фуллерена Облучение кремниевой мишени ионами C60 с энергией 2,5–7 кэВ приводит к росту на ее поверхности углеродной пленки, кото­ рая формируется при разрушении молекул фуллерена. Дальнейшее повышение энергии ионов приводит к резкому скачку интеграль- ного коэффициента распыления, при этом процесс роста пленки сменяется интенсив­ ным процессом травления поверхности крем ния (рис. 6). До скачка интег раль ный ко- эффициент распыления (YSi + C), являющий ся суммой парциальных коэффициентов распы- ления углерода и кремния, в пределах ошиб- ки измерения, совпадает с коэффициентом рас пыления углерода (YC), который определен нами в экспериментах по распылению ми ­ шени из стеклоуглерода. Это свидетельст вует о том, что не стационарная фаза облучения кремниевой мишени, характеризуемая нали- чием открытой по верхности кремния, с уве­ личением дозы облучения быстро завершает- ся и мишень за растает углеродной пленкой. В интервале энергий ионов 7–8 кэВ коэф- фициент распыления возрастает в ~6,5 раз (от 13 до 84 атомов на ион). То есть кроме углеродных атомов, входящих в состав иона фуллерена, при энергии 8 кэВ с мишени уда- ляется еще ~24 атома кремния. При средней энергии ионов вблизи 7,5 кэВ возможен как процесс роста пленок, так и распыление по- верхности. Преобладание того или иного процесса на поверхности мишени может быть связано как с небольшими флюкту- ациями средней энергии пучка, так и с ве- роятностными процессами возникновения небольших островков углеродной пленки. Такие островки растут в процессе бомбарди- ровки из­за низкого коэффициента распыле- ния углерода (рис. 5), постепенно заполняя поверхность. В некоторых экспе риментах наблюдалось сильное развитие рельефа, из­ за которого сложно было определить глу- бину травления поверхности и оп ределить коэффициент распыления. Подобное явле- ние авторами [24, 26] описываются как «се- точный» рост поверхностных фаз карбида кремния и «сеточное» распыление для крем- ниевых мишеней. Мы считаем, что развитие рельефа в первую очередь связано с воз- никновением островков углеродной пленки и большой разницей коэффициента распы- ления кремния и углерода. Дальнейшее повышение энергии ионов приводит к последовательному росту YSi, 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 Ei (кэВ) Y C Рис. 5. Коэффициент распыления YC углерода ОСОБЕННОСТИ РАСПЫЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ И УГЛЕРОДНЫХ МИШЕНЕЙ УСКОРЕННЫМИ ИОНАМИ ФУЛЛЕРЕНА С60 ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 198 который достигает при энергии 20 кэВ ве- личины 100 атомов кремния на ион фулле- рена, а с учетом углеродных атомов общий YC + Si составляет 160 ат/ион. Полный коэф- фициент распыления в области 7,5–20 кэВ имеет линейную зависимость от энергии с коэффициентом пропорциональности ~6,3 ат/ион на кэВ. Линейный характер за­ висимос ти YC+Si от энергии в этом диапазо- не позволя ет сделать заключения о близких механизмах распыления стеклоуглерода и кремния в области высоких энергий. Для определения причин появления скач- ка и «неустойчивости» YC + Si в области энер- гий 7–8 кэВ, предварительно на поверхность кремниевых пластин при ускоряющем по- тенциале 6 кВ (энергия ионов 5 кэВ), была нанесена углеродная пленка толщиной 2 нм. Толщина пленки была определена по ос- цилляциям на кривых малоугловой рентге- новской дифракции. Эти пластины исполь- зовались в качестве мишени при энергиях ио нов от 8 до 20 кэВ. До энергии 19 кэВ на поверхности осаждалась углеродная пленка так же, как на стеклоуглероде. При увеличе- нии энергии происходило травление крем- ниевых пластин. Таким образом, можно говорить о точке бифуркации для кремневых мишеней в ин- тервале энергий ионов 7–8 кэВ, когда не- большие поверхностные загрязнения угле- родом могут приводить к скачкообразному уменьшению Y, прекращению процесса трав ления и появлению толстой углеродной пленки на поверхности мишени. 180 Y C + S i 150 120 90 60 30 0 5 10 15 20 Ei (кэВ) Рис. 6. Полный коэффициент распыления YC + Si для кремния и углерода В некоторой мере это объясняет появле- ние скачка коэффициента распыления на кремнии. Коэффициент распыления имеет малые значения до тех пор, пока значитель- ная часть углеродных атомов принесенных ионом C60 накапливается на поверхности и образует углеродную пленку. С увеличе- нием энергии иона, его глубина проникно- вения в кремневую мишень увеличивается, атомы углерода и кремния перемешиваются и наступает момент, когда на поверхности кремния вместо углеродных остатков моле- кулы фуллерена присутствуют только крем- ний и его соединения с углеродом [36]. При- чиной скачка в этом случае является сильное различие коэффициентов распыления ком­ по нентов поверхностного слоя мишени. Так как термическое испарение вносит су­ щест венный вклад в процесс распыления поверхности, то коэффициент распыления связан с теплотой сублимации материала. Следует учесть, что теплота сублимации углерода 171,6 ккал на моль, у кремния 88 ккал на моль [37], а теплота сублимации SiC ~145 ккал на моль [38]. Коэффициент распыления для вещества со связями Si­Si и Si­C должен иметь гораздо большую ве- личину, чем для вещества со связями между углеродными атомами. Таким образом, при увеличении энергии ионов C60 есть поро- говое значение, выше которого в процессе бомбардировки не формируются отдельные участки углеродной пленки, а происходит перемешивание атомов кремния и углерода. В результате скачком возрастает коэффици- ент распыления. Структура и механические свойства углеродных пленок растущих на поверхности мишени Как показывают расчеты на основе молеку- лярно­динамического моделирования [16] структурное состояние углеродной мишени оказывает сильное влияние на коэффициент распыления, поэтому мы произвели иссле- дование структуры и механических свойств углеродных пленки, растущих на поверхно- сти мишени. TEM исследования структуры углерод- ных пленок были проведены на образцах М. В. МАЛЕЕВ, Е. Н. ЗУБАРЕВ, В. Е. ПУХА, А. Н. ДРОЗДОВ, А. С. ВУС, А. Ю. ДЕВИЗЕНКО ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 1 99 толщиной от 10 до 100 нм, полученных на поверхности кремниевых мишеней с под- слоем толщиной 2 нм полученном при энер- гии ионов 5 кэВ (рис. 7 и 8). Пленки ис- следовались в свободном состоянии после растворения подложек в растворах кислот. Структура углеродных пленок, получен- ных из пучка ионов фуллерена при темпера- туре 373 K близка к аморфной. При энергиях ионов вплоть до 10 кэВ TEM изображения от этих пленок характеризуются контрас­ том, обычным для аморфных алмазоподоб- ных (АП) пленок, который формируется дефокусированной объективной линзой микроскопа. Микродифракция (рис. 7) представляла собой гало с максимумами, характерными И нт ен си вн ос ть о тн . е д. И нт ен си вн ос ть о тн . е д. И нт ен си вн ос ть о тн . е д. –40 –40 –40 –40–20 –20 –20 –200 0 0 020 20 20 2040 40 40 40 Ei = 2,5 кэВ 5 кэВ 10 кэВ 11,5 кэВ r, мм r, ммr, ммr, мм гало от слоев гало от слоев а-С галоа-С галоа-С галоа-С гало 1111 2 2 2 2 Рис. 7. Вид электронной дифракции углеродных пленок в зависимости от энергии ионов С60 (Ei). Приведены также результаты фотометрирования электронограмм 2,5 кэВ 11,5 кэВ Рис. 8. Светлопольные электронно­микрокопические изображения пленок, полученных при энергии ионов C60 2,5 и 11,5 кэВ для α­C (соответствующим межплоскостным рас стояниям 0,112 нм и 0,207 нм [40]). При энергии пучка 10 кэВ на картине SAED кро- ме гало характерного для АП вблизи первич­ ного пучка появляется дополнительно го га ло, которое можно считать началом форми ­ рования sp2 слоевых структур состоящих из базисных плоскостей графита [21]. Уве- личение энергии до 11,5 кэВ приводит к су- жению гало и началу формирования кольца (002) графита. То есть в пленке появляются нанокристаллы графита. При этом наблюда­ ется на светлопольных изображениях (рис. 8) появление полосчатого контраста, связанного с графеновыми плоскостями на- нокристаллов. Для исследования механических свойств пленок при высоких энергиях ионов на крем ниевые шайбы также предварительно наносилась тонкая (~2 нм) углеродная плен­ ка при энергии ионов C60 5 кэВ, а затем плен- ка наращивалась до толщины 1 мкм. Зависимость твердости и модуля Юнга от энергии ионов приведены на рис. 9. При ма- лых энергиях, когда формируется аморфная алмазоподобная структура, твердость до- стигает 55 ГПа, повышение энергии пучка приводит к почти монотонному паде- нию твердости вплоть до энергии 10 кэВ ОСОБЕННОСТИ РАСПЫЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ И УГЛЕРОДНЫХ МИШЕНЕЙ УСКОРЕННЫМИ ИОНАМИ ФУЛЛЕРЕНА С60 ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 1100 (42 ГПа). Дальнейшее повышение энергии ионов приводит к более резкому уменьше- нию твердости (до 35 ГПа). Модуль Юнга также ведет себя похожим образом — пада- ет с повышением энергии пучка (от 433 ГПа при 2,5кэВ до 304 ГПа при 11,5 кэВ). Более резкое падение твердости и модуля Юнга при энергиях свыше 10 кэВ связано с об- разованием графитовых нанокристаллов в пленке. Механические свойства углеродных пле- нок как показано в работе [40] являются функцией содержания sp3 связей в образце. Фракция sp3 связей F, может быть рассчита- на по эмпирической формуле: E(ГПа) = 478,5(F + 0,4)1,5, (2) где, E(ГПа) — модуль Юнга в ГПа. Используя уравнение (2) мы оценили F долю sp3 связей в образцах (рис. 10). 450 E (Г П а) 400 350 300 250 2 4 6 8 10 12 30 40 50 60 Н (Г П а) Ei (кеВ) Е Н Рис. 9. Зависимость модуля Юнга E и твердости H углеродных пленок от энергии (Ei) ионов C60 Как оказалось, при уменьшении энергии ионов от 2,5 кэВ до 11,5 кэВ доля sp3 связей уменьшается более чем в 1,5 раза (от 0,54 до 0,34). Таким образом, учитывая данные работы [21], можно говорить о возможном существенном влиянии на коэффициент рас- пыления изменений в структуре пленки при увеличении энергии ионов. ВЫВОДЫ В работе были рассмотрены процессы эро- зии поверхности мишеней из углерода и крем ния при облучении их пучком уско- ренных ионов С60 в диапазоне энергий 2,5– 24 кэВ, а также определены коэффициенты распыления Y для кремния и углерода. Показано, что при облучении ионами C60 поверхности мишени из стеклоуглеро­ да вплоть до энергии ионов 19 кэВ коэффи­ циент распыления не превышает 60 ато мов углерода на ион и на поверхности мишени рас тет углеродная пленка. Коэффи циент рас пыления YC в этом диапазоне с по вы­ шением энергии ионов возрастает по экс­ поненциаль ному закону, что можно связать со значитель ным вкладом испарения из тер мических пиков в эрозию поверхности. Структура углеродной пленки с повышени- ем энергии ионов изменяется от аморфной алмазоподобной, с долей sp3 около 0,54, до нанокристаллической (нанографит). Доля sp3 связей при этом непрерывно уменьша- ется, и при энергии 11,5кэВ не превышает 0,34. Структурные изменения в углерод- ной пленке достаточно велики и могут ока- зывать влияние на YC. Пленки формируе- мые при энергиях ионов С60 в интервалах 2,5–11,5 кэВ имеют высокую твердость до 55 ГПа (2,5 кэВ). Повышение энергии пучка приводит к уменьшению твердости вплоть до 35 ГПа (11,5 кэВ). Модуль Юнга ведет себя схожим образом, изменяясь от 433 ГПа при 2,5 кэВ до 304 ГПа при 11,5 кэВ. Между 19 и 20 кэВ происходит скачок ко эф фициента распыления с 45 до 62 ато- мов на ион, который соответствует началу распыления поверхности стеклоуглерода. Даль нейшее повышение энергии приводит к ли нейному росту YC, c коэффициентом про- порциональности 1,8 ат/ион на кэВ (1,8 кэВ–1). 0,5 0,4 0,3 2 4 6 8 10 12 Ei (кэВ) F Рис. 10. Зависимость доли sp3 связей в углеродной пленке (F) от энергии (Ei) ионов фуллерена, бомбар- дирующих поверхность мишени М. В. МАЛЕЕВ, Е. Н. ЗУБАРЕВ, В. Е. ПУХА, А. Н. ДРОЗДОВ, А. С. ВУС, А. Ю. ДЕВИЗЕНКО ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 1 101 Бомбардировка мишени из крем ния ионами C60 при энергии ионов, не пре вы шающей 7 кэВ, приводит к росту на по верхности Si углеродной пленки (интегральный коэффи- циент распыления меньше единицы). Коэф- фициент распыления этой пленки в пределах ошибки измерения сов падает с коэффици- ентом распыления углеродной пленки (YC), формируемой на мишени из стеклоуглерода. Это свидетельствует, что переходные про- цессы, в начальный момент распыления, когда определяющую роль играет чистая поверхность кремния, с уве личением дозы облучения быстро за вер шаются и мишень зарастает углеродной плен кой. В интервале энергий от 7 кэВ до 8 кэВ коэффициент распыления возрастает в ~6,5 раз (от 13 до 84 атомов на ион). При сред- ней энергии ионов вблизи 7,5 кэВ возможен как процесс роста пленки, так и распыление поверхности. Показано, что переход от рас- пыления поверхности к росту углеродной пленки, а также развитие рельефа поверх- ности Si мишени может быть связаны с по- верхностными загрязнениями углеродом. Та кие загрязнения могут приводить к скач- кообразному уменьшению Y, прекращению процесса травления и росту углеродной плен ки на поверхности мишени вплоть до энер гии ионов 19 кэВ. Интегральный коэффициент эрозии ми- шени YC + Si в области 8–20 кэВ имеет линей- ную зависимость от энергии с коэффици- ентом пропорциональности ~6,3 кэВ–1. При увеличении энергии ионов С60 до 20 кэВ ин- тегральный коэффициент эрозии достигает значения 160, а парциальный коэффициент эрозии кремния 100. Линейный характер за- висимости YC + Si от энергии, после его скач- кообразного увеличения, свидетельствует о сходных механизмах распыления стеклоу- глерода и кремния в области высоких энер- гий. ЛИТЕРАТУРА 1. Toyoda N., Yamada I. Gas cluster ion be am equipment and applications for surface pro­ cessing // Plasma Science, IEEE Transactions on. — 2008. — Vol. 36, No. 4. — P. 1471–1488. 2. Utke I., Moshkalev S., Russell P. (ed.). Nano­ fabrication using focused ion and electron beams: principles and applications. — Oxford University Press, 2012. — 840 p. 3. Majeski M. W., Bolotin I. L., Hanley L. Cluster Beam Deposition of Cu2 — XS Nanoparticles into Organic Thin Films // ACS applied ma­ terials & interfaces. — 2014. — Vol. 6, No. 15. — P. 12901–12908. 4. Popok V. N. et al. Cluste r— surface interaction: From soft landing to implantation // Surface Science Reports. — 2011. — Vol. 66, No. 10. — P. 347–377. 5. Kawasaki Y., Shibahara K. Effects of B18Hx + and B18Hx dimer ion implantations on crystallinity and retained B dose in silicon // Journal of Vacuum Science & Technology A. — 2012. — Vol. 30, No. 1. — P. 011601. 6. Toyoda N. et al. Refilling and Planarization of Patterned Surface with Amorphous Carbon Films by Using Gas Cluster Ion Beam Assisted Deposition // Japanese Journal of Applied Physics. — 2010. — Vol. 49, No. 6S. — P. 06GH13. 7. Bourelle E. et al. Sidewall polishing with a gas cluster ion beam for photonic device ap­ plications // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 2005. — Vol. 241, No. 1. — P. 622–625. 8. Seki T. Nano — processing with gas cluster ion beams // Surface and Coatings Technology. — 2009. — Vol. 203, No. 17. — P. 2446–2451. 9. MacCrimmon R. et al. Gas cluster ion beam in­ fusion processing of semiconductors //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 2006. — Vol. 242, No. 1. — P. 427–430. 10. Yamada I. et al. Non — linear processes in the gas cluster ion beam modification of solid surfaces // Materials Science and Engineering: A. — 1998. — Vol. 253, No. 1. — P. 249–257. 11. Popok V. N., Campbell E. E. B. Beams of atomic clusters: Effects on impact with solids //Rev. Adv. Mater. Sci. — 2006. — Vol. 11, No. 1. — P. 19–45. 12. Yamada I. et al. Nano — processing with gas cluster ion beams //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 2000. — Vol. 164. — P. 944–959. 13. Морозов С. Н., Расулев У. Х. Эмиссия ква- зитепловых ионов при бомбардировке твердого тела кластерными ионами // Жур- нал технической физики. — 2009. — Т. 79. — №. 7. ОСОБЕННОСТИ РАСПЫЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ И УГЛЕРОДНЫХ МИШЕНЕЙ УСКОРЕННЫМИ ИОНАМИ ФУЛЛЕРЕНА С60 ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 1102 14. Matsuo J. et al. Sputtering of elemental metals by Ar cluster ions //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 1997. — Vol. 121, No. 1. — P. 459–463. 15. Pukha V. E. et al. Nanocrystalline diamond thin films deposited from C60 monoenergetic fullerene ion beam // Journal of nanoscience and nanotechnology. — 2007. — Vol. 7, No. 4–5. — P. 1370–1376. 16. Krantzman K. D., Webb R. P., Garrison B. J. Simulations of C60 bombardment of Si, SiC, diamond and graphite // Applied Surface Science. — 2008. — Vol. 255, No. 4. — P. 837–840. 17. Kulevoy T. V. et al. Molecular Ion Beam Trans­ portation for Low Energy Ion Implantation //Ion implantation technology 2101: 18th International Conference on Ion Implantation Technology IIT 2010. — AIP Publishing, 2011. — Vol. 1321, No. 1. — P. 476–479. 18. Winograd N. Molecular depth profiling // Surface and Interface Analysis. — 2013. — Vol. 45, No. 1. — P. 3–8. 19. Winograd N. The magic of cluster SIMS // Analytical Chemistry. — 2005. — Vol. 77, No. 7. — P. 142 A–149 A. 20. Chen Y. Y. et al. X­ray photoelectron spec­ trometry depth profiling of organic thin films using C60 sputtering // Analytical chemistry. — 2008. — Vol. 80, No. 2. — P. 501–505. 21. Pukha V. E. et al. Growth of nanocomposite films from accelerated C60 ions //Journal of Physics D: Applied Physics. — 2012. — Vol. 45, No. 33. — P. 335302. 22. Pukha V. E. et al. Synthesis, structure and properties of superhard nanostructured films deposited by the C60 ion beam //Journal of nanoscience and nanotechnology. — 2012. — Vol. 12, No. 6. — P. 4762–4768. 23. Oleksiy V. Penkov, Volodymyr E. Pukha, Ev­ geniy N. Zubarev, Shin — Sung Yoo, Dae — Eun Tribological properties of nanostructured DLC coatings deposited by C60 ion beam // Tribology International. — 2013. — Vol. 60, — Р. 127–135. 24. Krantzman K. D., Kingsbury D. B., Gar ri­ son B. J. Bombardment induced surface che­ mistry on Si under keV C60 impact // Applied surface science. — 2006. — Vol. 252, No. 19. — P. 6463–6465. 25. Krantzman K. D., Garrison B. J. Theoretical Study of the Role of Chemistry and Substrate Characteristics in C60 keV Bombardment of Si, SiC, and Diamond by Molecular Dynamics Simulations // The Journal of Physical Che­ mistry C. — 2009. — Vol. 113, No. 8. — P. 3239–3245. 26. Krantzman K. D., Kingsbury D. B., Gar ri­ son B. J. Cluster induced chemistry at solid surfaces: Molecular dynamics simulations of keV C60 bombardment of Si // Nuclear In­ stru ments and Methods in Physics Research Sec tion B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 2007. — Vol. 255, No. 1. — P. 238–241. 27. Kozole J., Winograd N. Controlling energy de position during the C60+ bombardment of silicon: The effect of incident angle geometry // Applied Surface Science. — 2008. — Vol. 255, No. 4. — P. 886–889. 28. Ионов Н. И. Исследование газоразрядной и космической плазмы с помощью много- электродных зондов // Ж. техн. физ. — 1964. — Т. 34. — 769 c. 29. Windt D. L. IMD — Software for modeling the optical properties of multilayer films // Computers in Physics — 1998. — Vol. 12. — P. 360–370. 30. Stearns D. G, Gaines D. P., Sweeney D. — W., Gullikson E. M. Nonspecular X­ray scattering in a multilayer—coated imaging system // J. of ap plied physics. — 1998. — Vol. 84. — P. 1003–1028. 31. Gaber H. et al. Carbon films of amorphous and oriented graphitic structure from fullerene ion beam deposition // The Journal of Physical Chemistry. — 1993. — Vol. 97, No. 31. — P. 8244–8249. 32. Бериш Р., Молчанов В. А. (ред.). Распыление твердых тел ионной бомбардировкой: Физи- ческое распыление одноэлементных твер- дых тел. — Мир, 1984.— Вып.1. — 253 c. 33. Sigmund P. Recollections of fifty years with sputtering // Thin Solid Films. — 2012. — Vol. 520, No. 19. — P. 6031–6049. 34. Weissmantel C. et al. Preparation and properties of hard i C and i — BN coatings // Thin Solid Films. — 1982. — Vol. 96, No. 1. — P. 31–44. 35. Aoki T. et al. Molecular dynamics simulation of a carbon cluster ion impacting on a carbon surface // Materials chemistry and physics. — 1998. — Vol. 54, No. 1. — P. 139–142. 36. Krantzman K. D., Briner C. A., Garrison B. J. Investigation of Carbon Buildup in Simulations of Multi — Impact Bombardment of Si with 20 keV C60 Projectiles // J. Phys. Chem. A. — 2014. — Vol. 118, No. 37. — P 8081–8087. 37. Никольский Б. П. Справочник химика: «Химия», 1966. — Т. 1.— 1072 c. М. В. МАЛЕЕВ, Е. Н. ЗУБАРЕВ, В. Е. ПУХА, А. Н. ДРОЗДОВ, А. С. ВУС, А. Ю. ДЕВИЗЕНКО ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 1 103 38. Лебедев А. А., Давыдов С. Ю. Вакансионная модель процесса гетерополитипной эпитак- сии SiC // Физика и техника полупроводни- ков. — 2005. — Т. 39. — № 3. — С. 296–299. 39. Dawson J. C., Adkins C. J. Conduction mecha­ nisms in amorphous carbon prepared by ion — beam sputtering // Journal of Physics: Con­ densed Matter. — 1995. — Vol. 7, No. 31. — 6297 p. 40. Donnet C., Erdemir A. Tribology of dia mond — like carbon films: fundamentals and ap­ plications. — Springer, 2007. — 662 p. LITERATURA 1. Toyoda N., Yamada I. Gas cluster ion be am equipment and applications for surface pro­ cessing // Plasma Science, IEEE Transactions on. — 2008. — Vol. 36, No. 4. — P. 1471–1488. 2. Utke I., Moshkalev S., Russell P. (ed.). Nano­ fabrication using focused ion and electron beams: principles and applications. — Oxford University Press, 2012. — 840 p. 3. Majeski M. W., Bolotin I. L., Hanley L. Cluster Beam Deposition of Cu2­XS Nanoparticles into Organic Thin Films // ACS applied materials & interfaces. — 2014. — Vol. 6, No. 15. — P. 12901–12908. 4. Popok V. N. et al. Cluster­surface interaction: From soft landing to implantation // Surface Sci ence Reports. — 2011. — Vol. 66, No. 10. — P. 347–377. 5. Kawasaki Y., Shibahara K. Effects of B18Hx + and B18Hx dimer ion implantations on crys­ tallinity and retained B dose in silicon // Journal of Vacuum Science & Technology A. — 2012. — Vol. 30, No. 1. — P. 011601. 6. Toyoda N. et al. Refilling and Planarization of Patterned Surface with Amorphous Carbon Films by Using Gas Cluster Ion Beam Assisted Deposition // Japanese Journal of Applied Physics. — 2010. — Vol. 49, No. 6S. — 06GH13 p. 7. Bourelle E. et al. Sidewall polishing with a gas cluster ion beam for photonic device ap­ plications // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam In­ teractions with Materials and Atoms. — 2005. — Vol. 241, No. 1. — P. 622–625. 8. Seki T. Nano­processing with gas cluster ion beams // Surface and Coatings Technology. — 2009. — Vol. 203, No. 17. — P. 2446–2451. 9. MacCrimmon R. et al. Gas cluster ion beam infusion processing of semiconductors // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 2006. — Vol. 242, No. 1. — P. 427–430. 10. Yamada I. et al. Non­linear processes in the gas cluster ion beam modification of solid surfaces //Materials Science and Engineering: A. — 1998. — Vol. 253, No. 1. — P. 249–257. 11. Popok V. N., Campbell E. E. B. Beams of atomic clusters: Effects on impact with solids // Rev. Adv. Mater. Sci. — 2006. — Vol. 11, No. 1. — P. 19–45. 12. Yamada I. et al. Nano­processing with gas cluster ion beams // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 2000. — Vol. 164. — P. 944–959. 13. Morozov S. N., Rasulev U. H. Emissiya kva­ ziteplovyh ionov pri bombardirovke tverdogo tela klasternymi ionami // Zhurnal tehnicheskoj fiziki. — 2009. — Vol. 79. — No. 7. 14. Matsuo J. et al. Sputtering of elemental metals by Ar cluster ions // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 1997. — Vol. 121, No. 1. — P. 459–463. 15. Pukha V. E. et al. Nanocrystalline diamond thin films deposited from C60 monoenergetic fullerene ion beam // Journal of nanoscience and nanotechnology. — 2007. — Vol. 7, No. 4–5. — P. 1370–1376. 16. Krantzman K. D., Webb R. P., Garrison B. J. Simulations of C60 bombardment of Si, SiC, diamond and graphite // Applied Surface Science. — 2008. — Vol. 255, No. 4. — P. 837–840. 17. Kulevoy T. V. et al. Molecular Ion Beam Trans­ portation for Low Energy Ion Implantation // Ion implantation technology 2101: 18th In­ ternational Conference on Ion Implantation Technology IIT 2010. — AIP Publishing, 2011. — Vol. 1321, No. 1. — P. 476–479. 18. Winograd N. Molecular depth profiling // Surface and Interface Analysis. — 2013. — Vol. 45, No. 1. — P. 3–8. 19. Winograd N. The magic of cluster SIMS // Analytical Chemistry. — 2005. — Vol. 77, No. 7. — P. 142 A–149 A. 20. Chen Y. Y. et al. X­ray photoelectron spec­ trometry depth profiling of organic thin films using C60 sputtering // Analytical chemistry. — 2008. — Vol. 80, No. 2. — P. 501–505. 21. Pukha V. E. et al. Growth of nanocomposite films from accelerated C60 ions // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2012. — Vol. 45, No. 33. — 335302 p. 22. Pukha V. E. et al. Synthesis, structure and ОСОБЕННОСТИ РАСПЫЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ И УГЛЕРОДНЫХ МИШЕНЕЙ УСКОРЕННЫМИ ИОНАМИ ФУЛЛЕРЕНА С60 ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 1, vol. 13, No. 1104 pro perties of superhard nanostructured films deposited by the C60 ion beam // Journal of nanoscience and nanotechnology. — 2012. — Vol. 12, No. 6. — P. 4762–4768. 23. Oleksiy V. Penkov, Volodymyr E. Pukha, Ev­ ge niy N. Zubarev, Shin­Sung Yoo, Dae­Eun Tribological properties of nanostructured DLC coatings deposited by C60 ion beam // Tribology International. — 2013. — Vol. 60, — P. 127– 135. 24. Krantzman K. D., Kingsbury D. B., Gar ri­ son B. J. Bombardment induced surface che­ mistry on Si under keV C60 impact // Applied surface science. — 2006. — Vol. 252, No. 19. — P. 6463–6465. 25. Krantzman K. D., Garrison B. J. Theoretical Study of the Role of Chemistry and Substrate Characteristics in C60 keV Bombardment of Si, SiC, and Diamond by Molecular Dynamics Simulations // The Journal of Physical Che­ mistry C. — 2009. — Vol. 113, No. 8. — P. 3239–3245. 26. Krantzman K. D., Kingsbury D. B., Gar ri­ son B. J. Cluster induced chemistry at solid sur­ faces: Molecular dynamics simulations of keV C60 bombardment of Si // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 2007. — Vol. 255, No. 1. — P. 238–241. 27. Kozole J., Winograd N. Controlling energy deposition during the C60+ bombardment of silicon: The effect of incident angle geometry // Applied Surface Science. — 2008. — Vol. 255, No. 4. — P. 886–889. 28. Ionov N. I. Issledovanie gazorazryadnoj i kos­ micheskoj plazmy s pomosch’yu mno go elek­ trodnyh zondov // Zh. tehn. fiz. — 1964. — Vol. 34. — 769 p. 29. Windt D. L. IMD — Software for modeling the optical properties of multilayer films // Com puters in Physics — 1998. — Vol. 12. — P. 360–370. 30. Stearns D. G, Gaines D. P., Sweeney D. — W., Gullikson E. M. Nonspecular X­ray scattering in a multilayer­coated imaging system // J. of applied physics. — 1998. — Vol. 84. — P. 1003–1028. 31. Gaber H. et al. Carbon films of amorphous and oriented graphitic structure from fullerene ion beam deposition // The Journal of Physical Chemistry. — 1993. — Vol. 97, No. 31. — P. 8244–8249. 32. Berish R., Molchanov V. A. (red.). Raspylenie tverdyh tel ionnoj bombardirovkoj: Fiziches­ koe raspylenie odnoelementnyh tverdyh tel. — Mir, 1984. — Vyp.1. — 253 p. 33. Sigmund P. Recollections of fifty years with sputtering // Thin Solid Films. — 2012. — Vol. 520, No. 19. — P. 6031–6049. 34. Weissmantel C. et al. Preparation and properties of hard i C and i­BN coatings // Thin Solid Films. — 1982. — Vol. 96, No. 1. — P. 31–44. 35. Aoki T. et al. Molecular dynamics simulation of a carbon cluster ion impacting on a carbon surface // Materials chemistry and physics. — 1998. — Vol. 54, No. 1. — P. 139–142. 36. Krantzman K. D., Briner C. A., Garrison B. J. Investigation of Carbon Buildup in Simulations of Multi­Impact Bombardment of Si with 20 keV C60 Projectiles // J. Phys. Chem. A. — 2014. — Vol. 118, No. 37. — P 8081–8087. 37. Nikol’skij B. P. Spravochnik himika: «Hi­ miya», 1966. — Vol. 1. — 1072 p. 38. Lebedev A. A., Davydov S. Yu. Vakansionnaya model’ processa geteropolitipnoj epitaksii SiC // Fizika i tehnika poluprovodnikov. — 2005. — Vol. 39. — No. 3. — P. 296–299. 39. Dawson J. C., Adkins C. J. Conduction me­ cha nisms in amorphous carbon prepared by ion­beam sputtering // Journal of Physics: Con­ densed Matter. — 1995. — Vol. 7, No. 31. — 6297 p. 40. Donnet C., Erdemir A. Tribology of dia­ mond­like carbon films: fundamentals and ap­ plications. — Springer, 2007. — 662 p.

Схожі ресурси