I bob. Ionli implantasiya usuli

1.2.IONLI LEGIRLASh UChUN ASBOB-USKUNALAR

Ionli legirlash qurilmalarining turli-tuman xillari mavjud. Adabiyotlarda E₀ yenergiyaning 10 keVdan 300 keVgacha oralig’ida ishlashi uchun mo’ljallangan tezlatgichlarni tafsiloti mavjud, lekin rasmiy jihatdan bu soha mazkur sharhli muhokama doirasiga kirmaydi. Bu yerda qattiq jism Ye₀10 keV yenergiyali ionlar bilan legirlanganda sirtdagi xossalarning o’zgarishi va yangi xususiyatli qatlamlar (plyonkalar) hosil bo’lishi muhokama qilinadi. Biroq hamma tezlatgichlarning ishlash prinsipi birxil.

T ezlatgichlar quyidagi asosiy qismlardan tashkil topgan: ion manbai, so’rib oluvchi, tezlashtiruvchi va fokuslovchi yelektrodlar, ionlarni massalari bo’yicha taqsimlovchi (separator- tanlovchi), skanlash qurilmasi. Ular bir-biridan odatda faqat tezlatish va fokuslash usullari bilan farqq iladilar. Ionli legirlash qurilmasining tuzilish sxemasi 1.2.1-rasmda ifodalangan.

1. Ionli manba.Ion manbasidan atomlar aralashmasining ionlashishi amalga oshiriladi. Gazsimon moddalardan ham, qattiq moddalardan ion dastalarini olish imkonini beruvchi manbalar keng qo’llaniladi. Qo’llanish maqsadiga qarab quyidagi manba turlarini biridan foydalaniladi: cho’g’lanuvchi katodli manba, yuqori chastotali manba, Penning razryadli manbasi, duaplazmatron plazma generatori – plazma oqimi olinadigan razryadli qurilma, changlanishdan foydalaniladigan manba va atomlarning sirtiy ionlashishiga asoslangan manba.

Ion turiga nisbatan universalligi hamda intensiv ion dastasi olish imkoniyati tufayli hozirgi vaqtda cho’g’lanuvchi katodli manbalardan ilmiy izlanishlarda ham, sanoat qurilmalarida ham keng foydalanilmoqda. Katod va anod orasidagi fazoda zarur gaz yoki qattiq jism bug’larining yuqori bosimi (odatda 10^-310^-1Pa) hosil qilinadi. Ionlarni olish prinsipi atomlarni tez yelektronlar bilan to’qnashishida atomlarning ionlashishiga (yelektron qabul qilishi yoki yo’qotishi) asoslangan. Razryad volframdan yasalgan katod va anod o’rtasida yonadi. Yelektronlarni razryadda bo’lish muddatini uzaytirish, ya’ni ionlashish intensivligini kuchaytirishga tashqi magnit maydoni yordamida yerishiladi.Ishqoriy va ishqoriy-yer metallarining bir zaryadli ionlarini olish uchun odatdagi sirtdagi musbat ionlashish hodisasiga asoslangan manbalardan foydalaniladi. Qayd yetilgan metallar atomlarining ionlashish yenergiyasi kichik (Ye_I5 yeB) bo’lganligi tufayli bu atomlar cho’g’langan volfram simining sirti bilan o’zaro ta’sirda ionlashadi va shuning uchun ham anod va volfram sim orasida razryad hosil qilishni va magnit maydonlaridan foydalanishni zarurati qolmaydi. Ҳosil bo’lgan ionlar tortuvchi yelektrodlar yordamida manbadan chiqarilib, so’ngra fokuslovchi yelektrodlar maydoniga tushadilar.

2. Fokuslash va tezlatish. Ionlar dastasini fokuslash ionlarni tezlashtirishdan oldin amalga oshiriladi. Fokuslash fokuslovchi va tortuvchi yelektrodlardan tuzilgan yelektrostatik linza yordamida bajariladi. So’ngra bu ionlar tezlatuvchi yelektrod maydonida tezlashtiriladilar. Ionlarni quyi (1015 keV) yenergiya olguncha tezlatishga mo’ljallangan qurilmalarda odatda bitta tezlatuvchi yelektroddan, ancha yuqori yenergiyalar uchun yesa bir nechta yelektrodlardan (tezlatuvchi seksiyali bo’limlardan iborat ,naydan) foydalaniladi.

3. Ionli dastaning analizatori (tahlillovchisi). Ionlarni tanlash bevosita ion manbalaridan keyin yoki ular tezlashtirilganidan keyin amalga oshirilishi mumkin. Bu usullarning har biri o’z ustunlik va kamchiliklariga yega. Amalda ionlarni massasiga ko’ra ajratish uchun magnitli, yelektromagnit va yelektrostatik separatorlardan foydalaniladi.

4. Ionlar dastasini skanlash.Implantassiyaning birjinsliligini ta’minlash (va ba’zi hollarda legirlangan maydonni oshirish) uchun bir necha usullardan foydalaniladi: ionlar dastasini skanlash, namunani siljitilishi va dastani fokuslash. So’nggi ikki usul uncha katta aniqlik talab qilinmaydigan izlanishlar uchun yaraydi. Implantasiyalanuvchi ionlarning yetarli bir tekis (notekisligi1%) taqsimlanishini olish uchun X va U yo’nalishlardagi yelektrostatik skanlash yeng ko’p qo’llaniladi. Ayni paytda 0,00210 kGs oraliqdagi chastotali arrasimon kuchlanish generatorlaridan foydalaniladi.