- •Введение. Поверхность.
- •Введение.
- •Поверхность.
- •Раздел 1. Взаимодействие электронов с поверхностью твердых тел.
- •1.1. Генерация электронных потоков.
- •1.2 Процессы при взаимодействии электронов с поверхностью твердого тела.
- •1.2.8.3. Истинно вторичные электроны.
- •1.3. Применение процессов взаимодействия электронов с поверхностью твердых тел.
- •Раздел 2. Взаимодействие атомов, молекул и радикалов с поверхностью твердых тел.
- •2.1. Источники потоков атомов, молекул и радикалов (нч).
- •2.2. Процессы при взаимодействии атомов, молекул и радикалов с поверхностью.
- •2.3. Применение процессов взаимодействия нч с поверхностью
- •Раздел 3.Взаимодействие ионов с поверхностью твердого тела
- •3.1. Источники ионных потоков.
- •3.2. Процессы при взаимодействии ионов с поверхность твердого тела.
- •3.3. Применение процессов взаимодействия ионов с поверхностью твердых тел.
- •Раздел 4. Взаимодейсвие плазмы с поверхностью.
- •4.1. Общие представления и терминология физики плазмы.
- •4.2. Элементарные процессы в низкотемпературной плазме.
- •4.3. Модели состояния плазмы.
- •4.4. Генераторы плазмы.
- •Тлеющий разряд постоянного тока.
- •4.4.3. Диагностика плазмы
- •Раздел 5.Методы формирования пленочных покрытий.
- •5.1.Термическое нанесение
- •5.2. Химическое осаждение из парогазовой фазы
- •5.3. Плазмохимическое осаждение
- •5.4. Ионно-плазменное(магнетронное) нанесение покрытий
- •5.5.Ионно-лучевое осаждение
- •5.7. Механизм формирования пленки
- •Раздел 6. Методы травления пленок и поверхностей.
- •6.1. Химическое жидкостное травление.
- •6.2. Ионно-плазменные процессы травления
Раздел 2. Взаимодействие атомов, молекул и радикалов с поверхностью твердых тел.
2.1. Источники потоков атомов, молекул и радикалов (нч).
2.1.1. Термические источники НЧ.
Работа этих источников основана на возникновении потока испаренных частиц при нагреве до температуры кипения твердых или жидких поверхностей в вакууме. Способы нагрева – резистивный (нагрев путем пропускания электрического тока), электронным, лазерным лучами, а также индукционным способом (нагрев вихревыми токами). Состав потока НЧ определяется составом поверхности. Если материал поверхности состоит из молекул, то в потоке НЧ присутствуют как молекулы, так и их радикалы.
Кинетическая энергия частиц потока порядка Ткип (0,05 – 0,5 эВ). Распределение по энергии близкое к Максвеловскому.
Если вещество, из которого необходимо создать поток НЧ находится при нормальных условиях в газообразном состоянии, то его пропускают через кварцевую трубу с электронагревателем..
2.1.2. Газодинамические источники.
В таких источниках поток НЧ формируют через микроотверстия (одно или несколько) в тонкой стенке, разделяющей объемы с различными давлениями. Состав потока НЧ определяется составом газовой или паровой среды в объеме повышенного давления. Для паров металлов в потоке НЧ образуются кластеры (связанные между собой два и более атома).
При реально достигаемых в таких источниках скоростях истечения Ек = 2 – 5 эВ.
2.1.3. Ионно-лучевые источники.
Принцип работы таких источников состоит в физическом распылении материала поверхности (мишени) ионами инертного газа в вакууме при давлении 10-2 – 10-5 Па.
Состав распыленного потока определяется составом поверхности. При распылении молекулярных материалов в потоке наблюдаются как молекулы, так и радикалы и атомы. Соотношение между этими сортами НЧ определяется энергией ионов и энергией связи атомов в молекуле. Например, при распылении SiO2 (прочная связь атомов в молекуле) ионами Ar с энергией 1 кэВ состав распыленного потока имеет вид SiO2 : SiO : O : O2 : Si = 0,85 : 0,05 : 0,03 : 0,04 : 0,03.
Средняя энергия распыленных частиц лежит в интервале 10 – 40 эВ.
2.1.4. Ионно-плазменные источники.
Принцип работы таких источников состоит в физическом распылении материала поверхности ионами инертного газа, которые вытягиваются электрическим полем из плазмы тлеющего разряда. В этом случае распыляемая поверхность является катодом тлеющего разряда постоянного тока, если она электропроводна. Состав и энергетика распыленных частиц аналогичны таковым для ионно-лучевых источников.
2.1.5. Плазменные источники.
Используются для создания потока НЧ веществ, которые в нормальных условиях находятся в газообразном или жидком состоянии. Обычно источник представляет собой кварцевую трубу, с одного конца которой проводится откачка газа, а с другого его напуск. Труба помещается в ВЧ магнитный или электрический индуктор. Давление газа в трубе от 20 до 200 Па.
Состав потока определяется мощностью разряда и давлением. По степени разложения на радикалы и степени возбуждения НЧ такой источник наиболее эффективен. Средняя кинетическая энергия НЧ в потоке 0,05 – 0,1 эВ.
2.1.6. Ионные источники.
Используются для получения потока НЧ высокой кинетической энергии (больше 50 эВ). В том случае проводят нейтрализацию ускоренного полем ионного потока.