Численное моделирование процессов при взаимодействии ионов с тонкими монокристаллическими пленками тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАГСГВШБШ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.В. ЛОМОНОСОВА

РГ6 ОД ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

5 - ... ' "■

На правах рукописи

НЕГРЕВЕЦКАЯ Наталья Николаевна

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ИОНОВ С ТОНКИМИ МОНОКРИСТАЛЛЙЧЕСКЙЩ ПЛЕНКАМИ

01.04.04 г физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискании ученой степени кандидата фшко-математических наук '

МОСКВА - 1994

Работа выполнена на

физическом факультете МГУ им. М.В.Ломоносова

Научное руководители: доктор физико-математических наук Юрэсоьа Вера Евгеньевна доктор ф1зико-математических наук Зльтеков Виталий Анатольевич

Официальные оппоненты: -

1. Доктор физико-математических наук Плетнев Владимир Викторович (МИФИ).

2. Кандидат физико-математических наук . Кувакия Михшы Всеволодович (МГУ им. М.В.Ломопосова).

Ведущая организация: Научно-Исследовательский Вычислительный Центр РАН (г.Пущино).

Защита диссертации состоится " Ц¡-УМ,)' Цу94 г.. в/^^Часов на заседании Специализированного совета КОБЗ-05.22 в Московском Государственном университете им. М.Б. Ломоносова. Адрэс: 117234, г. Москва, Ленинские Горы, физический факультет МГУ, ауд.^[9,.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека физического факультета МГУ.

Автореферат разослан «л " ¿Ц^с'/иу 2994 г-Ученый секретарь

Специализированного совета ^л'у/--"''

Кандида! Еизжо-матемащческда наук' • ' ° С.Ю.Галупо

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Настоящая работа посвящена исследованию методом численного моделирования процессов взаимодействия ускоренных ионо1 аргона с энергиями от 40 эВ до 8 хэВ с тонкими монокристаллическими пленками кремния и нитрида бора.

Актуальность работы

Вопросы взаимодействия быстрых атомных частиц с монокристаллами приобрели в последние годы большое значение благодаря использованию ионных пучков для направленного изменения свойств материалов и диагностики поверхности твердого тела, а также в связи с проблемами разрушения конструкционных материалов многих плазменных прибороз. Вследствие значительных трудностей, возникающих при решении задачи взаимодействия ускоренных ионов с атомами решетки, основным теоретическим методом решения как фундаментальных, так и прикладных задач является метод математического моделирования, позволяющий выявить и изучить отдельные механизмы явления, ь также найти общие закономерности, -необходимые для создания теории процесса взаимодействия ионов с поверхностью.

Ранние компьютерные исследования ограничивались, в основном, изучением процесса распыления шютноупакованннх структур с помощью модели бинарных взаимодействий. С развитием вычислительной техники и возможностей использования машин с большой. памятью и высоким быстродействием целесообразно стало применение метода численного моделирования, основанного на модели молекулярной

динамики, более адекватной физической реальности и дающей лучшее согласие с экспериментом. Представляет интерес исследование с помощью метода молекулярной динамики характеристик и механизмов распыления для материалов с алмазной и гексагональной решетками, важных с точки зрения практического применения. Такими материалами являются кремний (алмазная решетка), который составляет основу различных издэлий микроэлектроники, а также нитрид бора (гексагональная решетка) - перспективный высокотемпературный изолирующий материал, например, для установок термоядерного синтеза. Помимо нитрида бора с гексагональной решеткой в плазменных установках предполагается использовать ромбоэдрическую модификацию нитрида бора, имеющую рекордный коэффициент теплопроводности.

В связи с этим интересно провести численный расчет процессов взаимодействия ионных пучков с мишенями из кремния и нитрида бора и получить количественные данные как для коэффициентов распыления, так и для углового и энергетического распределений распыленных частиц.

Цель работы

1. Методом численного моделирования на основе динамической модели блока атомов рассчитать коэффициенты распыления,

♦

а также энергетические и угловые распределения атомов мишени, распыленных с бомбардируемой поверхности и вапрострел.

2. Выполнить расчеты методом численного моделирования коэффициентов отражения и прохоздения бомбардирующих мишень ионов, а также их энергетических и угловых распределений.

3. Провоста расчеты вышеуказанных характеристик для од- ;

но- и двухкомпонентной кристаллических структур, а также для их различных модификаций.

4. Сопоставить результаты расчетов, полученные методом Численного моделирования, с результатами аналитической . теории и эксперимента.

Научная новизна работн Методом численного моделирования на основё модели молекулярной динамики впервые проведено комплексное исследование процессов, происходящих при взаимодействии ионов с монокристаллами креиния, а также нитрида бора гексагональной и ромбоэдрической модификаций.

Рассчитаны интегральные и дифференциальные характеристики распыления бомбардируемой поверхности и распыления налрострел, а тагске отражения и прохождения ионов аргона для тонкой пленки 31 (1И> в инервале первичных энергий ионов Е0 = 0.04 + 8.0 кэВ и для тонких пленок гексагонального и ромбоэдрического ВУ(0001) в интервала первичных энергий ионов Е0= 0,3 + 4 кэВ.

Проведено сопоставление результатов, полученных методом численного моделирования на основе модели молекулярной динамики, с результатами аналигических расчетов и экспериментальными данными.-

Выявлены основные механизмы распыления бомбардируемой поверхности и распыления напрострел, характерные для алмазной решетки 31(111) и гексагональной и ромбоэдрической решеток ВН(0001)- Установлено, что основной вклад в распыление обеих модификаций ' нитрида бора дают атомы, распыл' тные из первых двух слоев мишеней.,

Найдено, что в интервале первичных энергий Е0 = 0.08 + 0,2 кэВ, происходит каналирование вдоль рядов. <Н0> бомбардирующих грань монокристалла кремния ионов аргона.

Обнаружены особенности взаимодействия ускоренных ионов с дзухкогаюнентным материалом - нитридом бора. Установлено, что в интервале начальных энергий ионов аргона Е0- 0,3 + 4 кэВ ромбоэдрический нитрид бора распыляется сильнее, чем гексагональный. Для обеих модификаций нитрида бора наблюдается преимущественное распыление с бомбардируемой повэрхности атомов бора и преимущественное распыление напрострел атомов азота.

Научная и практическая ценность работы

Полученные результаты численных расчетов интегральных и дифференциальных характеристик распыления бомбардируемой поверхности и распыления напрострел пленок кремния и нитрида сора и прохождения через них ускоренных ионов аргона могут оыть полезными в систематизации пока еще разрозненных данных по кзучэним взаимодействия конов с монокрйсталлическими пленками. 31(111), для которого были произведены расчеты, является одним из основных материалов микросхем нового поколения. Поэтому представляется важным всестороннее и системное изучение характеристик его распыления и легирования ионными пучками. Рассчитанные интегральные и /лЩСеронциалыше характеристики распыления диэлектрика с уникальными свойствами - нитрида бора двух модификаций -являются ценными и могут Оыть включены в общий банк данных по'' изучению закономерностей распыления поверхностей мато{.иа^.01з, предлагаемых для использования в термоядерных

установках, а также для устройств космической техники.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Анизотропия угловых распределений прошедших через' (111, ,1 - пленку ионов аргона в интервале начальных энергий Е0= 0,08 + 0,2 кэВ обусловлена каналированием бомбардирующих ионов вдоль направлений <П0> монокристалла кремния, а в интервале начальных энергий Е= 0,4 + 8 кэВ "преимущественным проховдением бомбардирующих ионов вдоль направления IUI) монокристалла кремния.

2. Распыление напрострел атомов из (111)31-пленки при бомбардировке ее ускоренными ионами аргона с начальники энергиями Е0= 0,04 + 3 кэВ происходит в результате распространения фокусированных соударений вдоль рядов <П0>, действия несимметричных поверхностных линз на атомы, выходящие в направлении tili] и распыления атомов при сильных столкновениях, а также в ряде случаев благодаря каналированию смещенных атомов в направлениях <П0> и £1111.

3. В исследованном диапазоне первичных энергий ионов аргона Е0= 0,3 + 4 кэЬ коэффициент распыления ромбоэдрического нитрида бора превышает коэффициент распыления гексагонального нитрида бора, причем с возрастанием энергии первичных ионов это различие увеличивается. Наблюдается преимущественное распыление атомов бора с бомбардируемой грани (0001 )Ш-плешот для обеих модификаций.

4. Распыление нитрида бора при бомбардировке ускоренными ионами аргона с начальной энергией Е0 = 0,3 + 4 кэВ происходит в результате вылета атомов, в основном, из первых двух слоев мишени. Анизотропная картина■ распыления в угловых

распределениях (0001 )ВЫ-пленок образуется вследствие преимущественного вылета из первого слоя мишеней атомов бора в трех из шести направлений <443> и <221> для гексагонального и ромбоэдрического нитрида бора, соответственно, и атомов азота в грех остальных направлениях для каждой модификации соответственно.

5. Картины пятен в угловых распределениях распыленных атомов бора обеих модификаций нитрида бора повернуты относительно картин распыления атомов азота на 60°^

6. Энергия атомов, эмитированных из фронтальных граней гексагональной и ромбоэдрической (0001)ВЫ - пленок, меньше у атомов азота, чем у атомов бора, а для тыльных граней наоборот - меньше у атомов бора, чем у атомов азота.

Апробация результатов работы Оснозные результаты работы докладывались и обсуждались на 11-й Всероссийской конференции по взаимодействию ионов с поверхностью, Москва, 1993; на 8-м Симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, Черноголовка, 1993; на 22-й Конференции по эмиссионной электронике, 1994 и опубликованы в работах [I-8).

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения и содержит 120 страниц машинописного текста и 55 рисунков, список литературы насчитывает 140 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обсуздается актуальность, научная и практическая ценность исследований, сформулирораны основные задачи диссертации и кратко описано распределение материала по главам.

Первая глава представляет собой краткий обзор литературы, относящейся к теме диссертационной .работы. В первом параграфе описываются основные экспериментальные работы, выявившие особенности взаимодействия ускоренных частиц с кристаллическими мишенями. Рассматриваются экспериментальные факты по взаимодействию-ионов с двухкомполентными мишенями. Далее описываются имеющиеся эксперименты по ионному распылению кремния и нитрида борэ. Отмечается, что данные по дифференциальным характеристикам р£спыления нитрида бора отсутсвуют. Во втором параграфе приводится физическая модель взаимодействия ускоренных частиц с мошкристадлзш, а тькге даются краткие описания специальных математических моделей: упрощенной каскадной модели, модели фокусировки, соударений малой кратности, про&рачности, каналирования* поверхностного потенциального барьера. В третьем параграфе приводится краткая классификация численных модолзй вза/модействия атомных частиц с монокристаллами. Подчеркивав!ся, что в практике компьютерного модьлиров.'тния этого процесса нааш: применение три основных алгоритма: множественного взаимодействия (молекулярной динамики); последовательных парных коррелированных столхноьенлй: последовательных парных случайных столкновений. Далее рассматриваются чкелетше 'модели' для;'„ расчета раооэяная ионов *.

поверхностью монокристалла, проникновения ионов в монокристалл и распыления монокристалла. Отмечается, что: I) расчеты, проводимые на ochoeq метода молекулярной динамики, дают резуаиаты, •■наиболее согласующиеся, по сравнению с другими известными методами, с экспериментальными данными; 2) работы по численному моделированию взаимодействия ионов с монокристаллическими мишенями нитрида бора отсутствуют. В заключении перечислены основные выводы из описанных в главе исследований к сформулирована постановка задачи исследования.

Во второй глав? приведено описание расчетной модели, используемой е диссертации. Б первом параграфе приводятся фчзические предпосылки, лежащие в основе расчетной модели; испольговапось приближение классической механики; расчет проводился без учета тепловых колебаний решетки кристаллита и боз учета сил притяжения; на поверхности силы тфитяжения заменялись введением плоского потенциального барьера; использовалось линейное по ионному току приближение. Расчеты проводилась для: I) блоха из 86 взаимодействуют« атомов Si(111}. расположенных в в слоях идеальней решетки; 2) блока из 216 взаимодействующих атомов BN(0C01) гексагональной и ромбоэдрической модификаций, расположенных в б слоях ид^аленой реийтки. Бомбардировка осуществлялась нормально падающими иэ поверхностную грань конши аргона с энергиями Е0= 0,04 + 8 кэВ для кремния и Е0~ 0,3 + 4 кэВ для нитрида "Sopa. Взаимодействие частиц рассчитывалось на основе парного аддитивного центрального потенциала, представлявшего сооой сшибку потенциалов Пирсона и йорчя-Майера, с учетом яеупругого торможения чястиц. Во втором иарагрзфо привэдьно онисашо ■ алгоритма численного расчете ■ множественного

взаимодействия в моделируемом блоке атомов. Основу алгоритма составило построение траекторий движения системы нерелятивистских точечных частиц. Относительно силы, действующей на частицу, делаются следующие предположения: I) поте" чиальная часть является парно-эддитивной; парная сила является центральной; 2) пепотенциальная часть не зависит от координат," пропорциональна скорости ^частицы и имеет • противоположное ей направление. Интегрирование системы •уравнений движения осуществлялось методом Рунге-Кутта второго порядка. Для более быстрого вычисления сил взаимодействия между частицами использовался метод, позволяющий считать взаимодействие множественным лить внутри некоторой сферы, перемещающейся вместе с рассматриваемой частицей через заданное количество шагов интегрирования, в третьем параграфе дается описание общих функциональных возможностей используемого для расчетов програмного пакета, предназначенного для вычисления характеристик потоков частиц, выходящих из одно- и двухкомпонентнсй кристаллических пленок при бомбардировке их быстрыми ионами. Указываются рассчитываемые выходные характеристики процесса. Пакет программ составлен на языке ФОРТРАН для ЭВМ БЭСМ-6 и Эльбрус.

В третьей главе приведены полученные автором результаты численного расчета методом молекулярной динамики процесса взаимодействия ускоренных ионов аргона с энергиями Е0= 0,04 + 8 кэВ с тонкослойной мишенью монокристаллического 31(111). В первом параграфе описываются результаты расчета процесса прохождения ионов аргона через 51-пленку: энергетическая зависимость коэффициента прохождения; угловые распределения и энергетические спектры прошедших через мишень ионов.

Установлено, что начиная с Е0= 0,2 кэВ и вше, коэффициент прохождения ионов аргона через пленку 31(111) блиьок к единице. В интервале энергий Е0= 0,08 * 0,2 кэВ в угловых распределениях прошедших через пленку 81(111) ионсз аргона, наблюдается четкое расщепление первичного потока ионов на три компоненты вблизи направлений <П0> монокристалла кремния. Цяя энергий Ерг 0,8 к эй в угловых распределениях наблюдается одно центральное пятно в направлении [III 1. Отмечается, что с увеличением начальной энергии ионов аргона роль столкновений, приводящих к резкому изменению направления движения иона, уменьшается и возрастает роль скользяндах соударений. Во втором параграфе представлены результаты расчета распыления напрострел (111)Si-пленки при облучении во ионами аргона: энергетическая зависимость коэффициента распыления; угловые распределения и энергетические спектры атомов кремния. Найдено, что коэффициент распыления напрострел (111 )S¿-пленки выбранной толщины имеот максимальное значение, равное 2,2 ат./ион, при ■Е0- 0,2 кэВ и начиная с EQ= 0,4 к&В и выше рэзко падает. Угловые распределения распыленных напрострел атомов кремния показнвают, что при низких энергиях бомбардирумщих ионов аргона распыление .монокристаллической пленки кремния ,прс.чсход?л, ъ основном, вдоль направлений <ПО>. При увеличении адергии ионов аргона начиная с Е0= 0,8 каВ наблюдается спад интенсивности расшлоктек. атомов крамнкя. Для Оолышх значений анергии бомбардирующих ионов лраслэживается тенденция к преимущественному распылению монокристалличаской пленки кремния вдоль направления ШП. Г- янээд Этических спектрах ¿эслплснчнх напрострел атомов

кремния наблюдаются три пика, два из которых не изменяют своего положения с увеличением начальной энергии Е0, а третий высокоэиергетичный пик перемещается в сторону больших значений энергии распыленных атомов. В третьем параграфе приводятся результаты расчета распыления бомбардируемой ионами аргона грани (III) монокристаллической мишени кремния: энергетическая зависимость коэффициента ргспыления; энергетические спектры атомов кремния. Установлено, что расчетный коэффициент распыления монокристалла кремния имеет максимальное значение 0,4 ат./ион при EQ- 2 кэВ и хорошо согласуется с эксчершлентальными данными. В четвертом параграфа обсувдаются результаты, описанные в параграфах I + 3. Установлено, что начиная с энергии Е0= 0,08 кэВ эффективный радиус взаимодействия ионов бомбардирующего пучка становится достаточно малым, и ионы получают возможность каналирования вдсль рядов <Н0>. При Eí 0,8 кэВ ионы преимущественно проходят вдоль напраления 1I1I1. Первый из трех максимумов в энергетических спектрах распыленных •нэпроотрел атомов кремния связан с распространением фокуси-ровашшх соударений вдоль рядов <110>, второй - с действием несимметричной поверхностной линзы на атом, выходящий в направлении CHI К Третий пик связан с распылением поверхностных атомов при сильных столкновениях и в ряде случаев их каналированием в направлениях <И0> и !1Ш.

Четвертая глава посвящена изложению результатов, полученных автором на ocholö численного расчета процесса взаимодействия ионов аргона с энергиями S = 0,3+4 кэВ с тонкими монокристаллическими пленками гексагонального и ромбоэдрического нитрида бора - BN(0001). Материал главы

распределен по четырем параграфам. В первом параграфе представлены результаты расчета распыления ионами аргона нитрида бора двух модификаций: энергетические зависимости коэффициентов распыления; энергетические зависимости парциальных коэффициентов распыления, а также энергетические зависимости отношения парциальных коэффициентов распыления; угловые распределения и энергетические спектры атомов Сора и азота. Найдено, что распыление ромбоэдрической - модификация происходит сильнее, чем гексагональной, в исследованном диапазоне энергий Е0. Для обеих модификаций наблюдается преимущественное распыление атомов бора. Картина угловых распределений распыленных атомов анизотропна. Наблюдаются пятна по следам шести близких к <443> направлений гексагональной решетки и по следам шести близких к <221> направлений ромбоэдрической решетки, выходящих на плоскость (0001). Причем для обеих модификаций нитрида бора пятна бора наблюдаются в трех из шести направлениях, расположенных друг относительно друга под углом 120°. Пятна азота наблюдаются в остальных трех направлениях, повернутых относительно первой тройки на 60°. Во втором параграфе приведены результаты расчета распыления напрострел ионами аргона пленок нитрида бора двух модификаций: энергетические зависимости коэффициентов распыления; энергетические зависимости парциальных коэффициентов распыления; энергетические зависимости коэффициентов энергопереноса распыленных атомов; угловые распределения и энергетические спектры атомов бора и азота. Найдено, что мишень нитрида бора выбранной толщины распыляется, в основном, напрострел, причем распыление ромбоэдрической модификации происходит сильнее, чем гексагональной, в

исследованном диапазоне энергий Е0. Для обеих модификаций наблюдается преимущественное распыление напрострел атомов азота. Найдено, что атомы азота, распыленные из ВИ-пленок имеют большую среднюю энергию в 1,5 раза для

исследованного диапазона Е0), чем распыленные атомы Сора.

При распылении ромбоэдрического нитрида бора атомы бора и

«

азота выносят из мишени большую часть энергии (в среднем в 2,5 раза), чем при распылении гексагонального нитрида бора. В третьем параграфе представлены результаты расчета процесса прохождения ионов аргона через пленочные швиени гексагонального и ромбоэдрического нитрида бора: энергетические зависимости коэффициентов прохождения ионов; энергетические зависимости коэффициентов энергопереноса прошедших ионов; угловые распределения прошедших ионов. Форма угловых распределений проведших через гексагональную и ромбоэдрическую пленки нитрида бора ионов аргона отражает наличие широких каналов в направлении, перпендикулярном бомбардируемой грани (0001). Для гекагональной модификации эти каналы имеют форму гексагона, а для ромбоэдрической - форму равностороннего треугольника. В четвертом параграфе приводятся результаты расчета взаимодействия ионов аргона с однослойной и двухслойной мишенями нитрида бора, на основе которого оосувдаются результаты, описанные и частично интерпретированные в параграфах I + 3. Найдено, что анизотропия угловых распределений атомов, распыленных из двухслойной и многослойной мишеней нитрида бора одинакова для обеих модификаций, соответственно. Из анализа положения пятен угловых распределений и максимумов энергетических спектров распыленных атомов бора и азота, полученных на

основе одно-, двух- и многослойного блоков атомов, установ-г лано, что для ромбоэдрической модификации в растлении принимают участие, в основном, атомы первого слоя,- покидающие поверхность ми,цени в результате дейотв>ш механизма вторично шоитбгс атомов. Распыление гексагональной модификации происходит, в основном, в результате действия механизма вторично выбитых кз первых двух 'слоев атомов. Установлено, что систе-¡,:н пятен в углэвнх распределениях распыленных напрострел атомов бора и азота гексагонального и ромбоэдрического • шп'р'дя бора образуются, глэвкым образом, при рэсшлонии V быстрыми атомами отдачи. Результаты расчета энергетических ' спектров р-1с1шлечтшх напрострол-уз м'лшоней обеих модификаций утсд'ов бога и азота также подтверждают существенную роль механизма распыления Оыстркми атома!®! отдачи.

В заключении кратко перечислены основные' результаты, полученные в диссертации:

1, Проведено усовершенствование разработанной ранее прогрели молекулярной динамики ВАТТ, позволившее сократить ' время' машинного счета процесса расяшления монокристаллов. отлакека ярогреымь расчета даю ковкрешого случая распыления ао.чаш аргона монокристаллов кремния и нитрида бора двух .модм£ккаций 'гексагональной и ромбоэдрической). . .. Я. .Рперъыэ на основе метода молекулярной динамики рас-счигени характеристики процесса взаимодействия иснов архива с монокристаллами о! 011) (начальная энергия ионон 0.04 + 8 кэВ) к ,¿N(0001.) гексагональной и ромбоэдрической шдатшаций (печальная энергия иоцоз £• = о»3 + ,*4 каВ):

- енергетическке гаЕИоммозч-и коэффициентов распыления и коэффициентов 'распыления напрострел атомов бомбардируемых,1

мишеней, а также энергетические зависимости коэффициентов прохождения ионов через тонкослойные кристаллы;

- угловые и энергетические распределения распыленных с бомбардируемой грйни и напрострел атомов кремния, бора и азот--, а также энергетическиэ и угловые распределения ионов, прошедших через тонкослойные кристаллы;

3. Найдено, что в исследованном диапазоне энергий бомбардирующих монбкристаллическую пленку кремния ионов аргона выделяются три характерные области: I) до СО эВ монокристаллическая мишень ведет себя как аморфное тело; 2) в диапазоне от 80 до 400 эй проявляются структурные эффекты мишени; 3) от 800 и выше: уменьшение радиуса эффективного взаимодействия ионов с атомами мишени приводит к тому, что ионы проходят сквозь кремниевую пленку почти не взаимодействуя с ней.

4. Обнаружено, что в интервале начальных энергий SQ= 0,08 0,2 кэВ в угловых распределениях прошэддшх через монокристаллическую плёнку 51(111) ионов аргона наблюдается анизотропия: картина состоит из трех пятен, центры которых соответствуют следам осей каналов <П0>, выходящих на плоскость (III) монокристалла кремния. Угловые распределения распыленных напрострел атсмов кремния показывают, что при низких энергиях ионов . аргона распыление Sl-пленки происходит, в значительной степени, вдоль направлений <П0>. Для больших значений энергии ионов наблюдается тенденция к распылению мишени вдоль направления - till 1. Результаты аналитических расчетов .подтверждают, что. в... направлениях <Н0> монокристалла кремния в интервале начальных энергий от 0,08 до 0,2 кэВ возмозгазю каналированае падающих на грань .

(III) ионов аргона.

5. В энергетических спектрах распыленных напрострел атомов кремния, построенных в полулогарифмическом масштабе, наблюдаются три пика. Пик при 7 эВ связан с распространением фокусированных соударений вдоль рядов <П0>, пик при 50 эВ -с действием несимметричных поверхностных линз на атомы, выходящие в- направлениии (III1. Третий пик сдвигается в сторону больших энергий при увеличении первичной- энергии ионов и связан с распылением поверхностных атомов при сильных столкновениях и в ряде случаев их каналированием в направлениях <П0> и [III).

6. Проведено сопоставление результатов численных расчетов для системы лг+-> S1(111), полученных автором, с экспериментальными данными. Найдено хорошее согласие экспериментальны*. и расчетных значений коэффициента распыления.

Т. Установлено, что в интервале начальных энергий конов аргона Е0= 0,3 + 4 кэВ ромбоэдрический нитрид бора распыляется сильнее, чем гексагональный. Для обеих модификаций нитрида бора наблюдается . преимущественное распыление с бомбардируемой грани атомов бора и преимущественное распыление напрострел атомов азота.

8. Обнаружено, что в угловых распределениях распыленных атомов бора и азота для обеих модификаций нитрида бора наблюдается анизотропная картина, максимумы интенсивности которой соответсвуют следам направлений <443> гексагонального и <221> ромбоэдрического нитрида бора, выходящим на плоскость (0001). Системы пятен бора и азота повернуты друг относительно друга на 60° для обеих модификаций.

9. Установлено, что основную роль в распылении грани

(0001), гексагонального и ромбоэдрического нитрида бора играют соударения в первых двух слоях кристаллической решетки. В распылэюш напрострел обеих модификаций нитрида бора основную роль играет механизм распыления быстрыми атомами отдачи.

10. Обнаружено, что средняя энергия атомов, эмитирова.шых из фронтальной грани меньше у атомов тяжелой компоненты (азота), а для тыльной грани меньше у легкой компоненты (бора) в исследованном диапазоне значений первичной энергии ионов аргона.

Результаты, изложенные в настоящей диссертации, опубликованы в работях:

I. Эльтеков В.А., Негребецкая H.H. Моделирование процесса прохождения тазкоэнергетичных ионов аргона через монокристаллическую пленку кремния//Мзвестия РАН, сор. физ. - 1993. - Т.57,Ив. - C.I8I-I87.

Z. Эльтеков В.А., Юрасова В.Е., Негребецкая H.H., Васич-кина Н.Г. Компьютерное моделирование процессов распыления грани (III) тонкой пленки монокристалла кремния //Поверхность. - 1994. - Хв. - С.46-54.

3. Эльтеков В.А., Негребецкая H.H. Исследование процесса прохождения низкоэнергетичных ионов аргона через монокристаллкческую пленку кремния//8-й Симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел: Тез. докл. - Черноголовка: Институт проблем технологии микроэлектроники РАН. - 1993. - 0.98.

4. Kltokov V.A., ííegrebetskaya ti.Ii., Yuraaova V.E. Computer simulation of BM elngle crystal sputtering for hexagonal and rliombohedron modiíioaílons//l5-th Int.

Oonf,. on Atomic Collisions in Solids: Book of abstracts - London, Ontario, Canada: The University ot Western Ontario, - 1993. -*P.B45. fi. Негребецкая H.H., Эльтеков B.A., Юрасова B.E. Исследование распылэшя грани (III) тонкой пленки монокристалла кромлия методом машинного моделирования //11-я Нонф. по взаимодействию ионов с поверхностью: Тез. докл. - Москва: МИФИ. - 1993. - T.I. - С.125-127. в. Elovlitov S.S., Negrebetakaya N.N., SuahKova Yu.V., 1В)tekov V.A., YUrasova V.jE., BuzhinskiJ O.I., Opimach I.V., Shkarban I.I. Radiation strength or dlilereni modifications of boron nitride under electron and ion Irradiation//6-th Int. Goni. in Fusion Reactor Materials: Abstracts - Stresa, Italy: Institute lor Advanced Materials. - 1993. - P.86,

7. Елоеиков С.С., Негребецкая Е.Н., Сушкова Ю.В., Элъ-теков В.А. Изучение ионного распыления гексагонального и ромбоэдрического нитрида бора//8-я Конф. по радиационной физике и химии неорганических материалов: Тез. докл. - Томск: Томский политех, университет. - 1993. - ТЛ. - C.I38.

8. Кзпрвбецк.зя Н.Н., Эльтеков В.А., Юрасова В.Е. Расчет рэспилешя монокристалла нитрида- бора гексагональной и ромбоэдрической моди$икаций//22-я Конф. по эшсиоц-нсй йлоктронико: Тез. докл. - Москва: МИФИ. - I9S4. -Т.З. - С.87-88.

о