“Yupqa qatlamlar fizikasi va texnologiyaSI”

Ionlar ta’sirida edirish
Qattiq jism yuzalari ionlar bilan to’pga tutilganda u emiriladi. Emirilish tezligi birinchi galda yuzadagi moddalarning uchib chiqish kattaligi Y ga bog’liq bo’ladi.

uchib chiqayotgan atomlarning o’rtacha miqdori

Y=------------------------------------------------------------------------
tushayotgan atomlar miqdori

Moddalarning uchib chiqish kattaligi materialning tuzilishi va tarkibiga hamda ionlar dastasining parametriga bog’liq bo’ladi. Y ning qiymati juda katta diapazonda o’zgarishi mumkin. Ammo chuqurlik bo’yicha atomlarning taqsimlanishini aniqlashda asosan energiyasi bir necha kiloelektrovolüt bo’lgan o’rtacha massali ionlar ishlatiladi. Bunday hol uchun Y ning qiymati 0,5 dan 20 gacha bo’ladi.

1
18.1-расм. Кремний атомлари учиб чиšиш катталигининг Ar⁺ ионларининг энергиясига боғлиšлиги.



8.1-rasmda kremniyni argon bilan to’pga tutilgan hol uchun Y(E₁) bog’lanish egri chizig’i keltirilgan. Bunda nazariy va tajribaviy natijalar bir-biriga yaxshi mos keladi. Nazariy hisoblarda ionlar energiyasini yadroviy to’qnashuvlarda yo’qotadi va bu yo’qotish juda ko’p atomlar ishtirok etadigan kaskadli to’qnashuvlar uchun sarf bo’ladi deb faraz qilingan (18.2-rasm).
Hozirgi paytda juda ko’p ion va qattiq jism kombinatsiyalari uchun Y ning qiymati aniqlangan.
To’qnashuv jarayonida jism atomlari yuzaning eng yuqori qatlamlaridan uchib chiqadi. Yuzaga kelib urilgan ion o’z energiyasini jism atomlariga beradi. Bu atomlar o’z navbatida boshqa atomlar bilan

18.2-расм. Ионларнинг šаттиš жисм билан тўšнашишининг шаклий тасвири. 1 – бирламчи ион, 2 – учиб чиšаётган зарра (ион ёки нейтрал атом), 3 – имплантация šилинган атом (жисмда жойлашиб šолган) ион, R_P – бирламчи ионларнинг кириш чуšурлиги, d – жисм моддаларининг учиб чиšиш чуšурлиги.




to’qnashib ularga o’z energiyasini beradi. Natijada yuzaga yaqin joylashgan atomlar etarli darajada energiyaga ega bo’lsa undan ajralib chiqadi. Tushayotgan ion to’qnashuvlar jarayonida energiyasining bir qismini yo’qotib vakuumga qaytib chiqishi yoki qattiq jism ichida qolib ketishi mumkin. Birlamchi ionlar (atomlar)ning jism ichida joylashib qolishi legirlanish yoki implantatsiya deyiladi.
Edirilish kattaligi joyidan qo’zg’atilgan va uchib chiqayotgan atomlarning soniga proportsional bo’ladi. ×iziqli kaskad uchun qo’zg’atilgan va uchib chiqayotgan atomlar miqdori birlik qatlamdagi yadroviy energiya yo’qotishga proportsional bo’ladi. U holda ionlarning tik tushayotgan holi uchun moddalarning uchib chiqishi:
Y=LF_o(E_o) (18.1)
bo’ladi. Bu erda L - moddaning hamma xususiyatlarini, shu jumladan, sirtiy bog’lanish energiyasini ham ifoda etadi.
F_o(E_o)- energiyaning yuzada yutilish zichligi. U ionning tipi, energiyasi va tushish burchagiga, nishonning parametrlariga (elemyentlarning tartib nomeri, massasi va kontsentratsiyasiga) bog’liq bo’ladi. Uni quyidagicha ifodalash mumkin:
F_o(E_o)=gNS_n(E)_o (18.2)
N - nishon atomlarining kontsentratsiyasi, S_n(E)_o - yadroviy tormozlanishning ko’ndalang kesimi, g - tushish burchagiga bog’liq bo’lgan ko’paytma. NS_n(E) = dE/dx/_n -yadroviy yo’qotish energiyasi.
Uni quyidagi formuladan topish mumkin:
(18.3)
Z₁ va Z₂ - ion (tushayotgan atom) va nishon atomlarining tartib nomeri, M₁ va M₂ - ularning massalari, a - Tomas-Fermining ekranlash (himoya) radiusi. (10.1) - formuladagi L ning kattaligini eng sodda holda quyidagicha ifodalash mumkin:
(Å/eV) (18.4)
Bu erda N jism atomlarining Å^-3 da ifodalangan kontsentratsiyasi, U_o - sirtning bog’lanish energiyasi (eV). U_o ni sublimatsiya temperaturasi (taxminan bug’lanish energiyasiga teng) orqali aniqlash mumkin. Umuman U_o ning qiymati 2 dan 4 eV gacha bo’ladi.
Bularni hisobga olib (18.1) formula yordamida Y ni aniqlash mumkin. Bunda g ning qiymati M₂/M₁ nisbatga va tushish burchagiga bog’liq ekanligini va u 0,2 dan 0,4 gacha o’zgarishini hisobga olish kerak. Jism yuzasiga tik tushayotgan o’rtacha massali ionlar uchun g ning o’rtacha qiymati ~0,25.
Misni Ar ionlari bilan to’pga tutilayotgan hol uchun Y ni hisoblaymiz. 17.3 formuladan foydalanib NSn topamiz:
NS_n=124eV/Å Cu uchun: U_o=3eV, atomlar zichligi N-8,5×10^-2/ų
u holda

Y= =5,1

Bu natija tajribada olingan qiymatga juda yaqin. Tajribada Y=6.