Распыление твердых тел ионами инертных и химически активных газов при фазовых превращениях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

На правах рук шиси

Бачурин Владимир Иванович

ПИ/

РАСПЫЛЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ИОНАМИ ИНЕРТНЫХ И ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ГАЗОВ ПРИ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЯХ

01 04 04 - физическая электроника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

□ОЭОВ5348

Москва - 2007

003065348

Работа выполнена в Ярославском государственном техническом университете

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор

Мартыненко Юрий Владимирович

доктор технических наук, профессор Акишин Анатолий Иванович

доктор физико-математических наук, профессор Борисов Анатолий Михайлович

Ведущая организация Московский авиационный институт

(Государственный технический университет)

Защита состоится 04 октября 2007 года в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д051 001 66 при Московском государственном университете им М В Ломоносова по адресу 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ, д 1, стр 2, физический факультет, аудитория

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ Автореферат разослан

.2007 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 501 001 66, доктор физико-математических наук

Ершов А П

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы

При взаимодействии ускоренных ионов с поверхностью твердых тел происходят процессы, представляющие как научный, так и практический интерес Передача энергии ионов атомам мишени сопровождается поверхностными нарушениями и возникновением обтасти каскада соударений атомов, глубина залегания которой определяется энергией падающих ионов При этом происходит эмиссия атомных частиц в основном (распыление), возбужденном (ионно-фотонкая эмиссия) и заряженном (вторично-ионная эмиссия) состояниях Такие частицы несут информацию о составе поверхностных слоев широко применяются для анализа поверхности твердых тел и напыления тонких пленок, в том числе, различных упрочняющих покрытий

Ионная бомбардировка поверхности приводит к развитию рельефа, изменению кристаллической структуры и состава многокомпонентных мишеней В случае применения в качестве первичных химически активных ионов в приповерхностном слое происходит образование химических соединений При этом свойства модифицированных слоев могут существенно отличаться от объемных свойств твердого тела В частности, их формирование приводит к увеличению эмиссии вторичных ионов и замедлению роста микрорельефа на поверхности Этот результат широко применяется во вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС) для повышения чувствительности и улучшения послойного разрешения при анализе различных структур Учитывая легкость управления параметрами ионного пучка (тип энергия, плотность тока и др ) распыление твердых тел ионами химически активных газов также можно рассматривать в качестве инструмента для создания поверхностных счоев с заданными свойствами

В последнее время большое внимание уделяется исследованию процессов формирования волнообразного рельефа (ВР) на поверхности твердых тел при ионном облучении Экспериментально установлено, что параметры рельефа (длина волны, амплитуда), а также доза облучения, при которой он зарождается, зависят от типа ионов и условий бомбардировки Изучавшийся вначале, как фактор, снижающий послойное разрешение при ВИМС анализе, ВР (механизм образования которого еще не совсем понятен) находит сегодня применение в нанотехнологиях в микроэлектронике и других областях

Неравновесные процессы, происходящие при распылении мишени ионами инертных и химически активных газов, могут приводить к формированию различных фаз интерметаллических и химических соединений на границе раздела тонкопленочных структур или в тонких пленок в процессе их напыления Исследование неравновесных

процессов важно для разработки технологии получения покрытий на поверхности твердых тел, изменяющих микротвердость, износостойкость, коррозионную стойкость материалов

Таким образом, процессы, происходящие при распылении поверхности твердых тел, находят широкое применение в современных технологиях и представляют научный и практический интерес

Несмотря на то, что взаимодействие ионов с поверхностью твердых тел изучается в течение многих лет, механизмы некоторых явлений изучены недостаточно Для распыления одноэлементных материалов ионами инертных газов существует несколько моделей, позволяющих рассчитывать коэффициенты распыления при различных углах падения первичных ионов, энергетическое и пространственное распределение распыленных атомов Однако распыление как одно-, так и многокомпонентных материалов ионами химически активных газов (кислород, азот), которые применяются в практическом В ИМ С анализе, изучено недостаточно как экспериментально, так и теоретически

До сих пор не создано единой теории формирования вторичных ионов Отсутствие ясного понимания механизмов образования вторичных ионов создает большие проблемы для проведения количественного анализа состава поверхности методом вторичной ионной масс-спектрометрии Поэтому необходимо проведение экспериментальных и теоретических работ для оценки вкладов различных факторов во вторичную ионную эмиссию

Для лучшего понимания механизмов эмиссии атомных частиц представляют интерес исследования, в которых эмиссия происходит с поверхности одного и того же образца, находящегося в различных фазовых состояниях, отличающихся известным изменением небольшого числа параметров Это может осуществляться, например, при фазовых переходах первого и второго рода, когда происходит перестройка кристаллической и электронной структуры поверхностного слоя, а выход нейтральных и заряженных частиц практически не зависит от температуры внутри одной фазы Изучение особенностей эмиссии атомных частиц в области фазовых переходов позволяет, во-первых, оценить вклад ряда параметров, определяющих распыление нейтральных и заряженных частиц Во-вторых, дает возможность провести тестирование различных моделей распыления и вторичной ионной эмиссии

Важные сведения о механизмах эмиссии нейтральных и заряженных частиц можно получить, применяя, в качестве первичных, ионы химически активных газов и изучая угловые зависимости распыления В этом случае при вариации угла падения ионов

изменяется химический состав и структура поверхностного слоя, из которого происходит эмиссия атомных частиц Имеется небольшое количество работ, в которых изучается модифицированный ионной бомбардировкой слой мишени для кислородных пучков В то же время, для анализа поверхности представляет интерес использование пучка ионов азота, формирования на ней рельефа и нитридов различных материалов (применяемых, в том числе в микроэлектронной технологии) Это требует проведение дополнительных исследований распыления поверхности ионами химически активных газов и сравнения с результатами, полученными для ионов инертных газов

Цель и основные задачи работы

Целью работы явилось исследование особенностей распыления твердых тел ионами инертных и химически активных газов в условиях протекания в образцах фазовых превращений, в результате которых изменяется кристаллическая структура, магнитные свойства и химический состав приповерхностных слоев

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи

1 Экспериментальное и теоретическое исследование температурной зависимости коэффициента распыления образцов в области полиморфного и магнитного фазовых переходов Проведение, на основании общепринятых моделей распыления, анализа возможных причин изменения коэффициентов распыления

2 Изучение влияние фазовых переходов I и II рода на вторичную ионную эмиссию с поверхности мишеней при использовании ионов инертных и химически активных газов Оценка характера поведения полученных температурных зависимостей вторичной ионной эмиссии с точки зрения существующих моделей образования вторичных ионов и данных по распылению образцов, структуры и состава слоя, модифицированного ионной бомбардировкой

3 Определение состава и структуры приповерхностного слоя образцов при их облучении ионами химически активных газов

4 Выявление особенностей и исследование механизмов распыления полупроводников и диэлектриков ионами инертного и химически активного газа

5 Исследование влияния состава и структуры поверхности, модифицированной ионным облучением, на образование волнообразного рельефа Построение модели зарождения ВР

6, Изучение процессов ионного перемешивания и фазообразования на границе пленка - подложка, в том числе при повышенных температурах

7 Оценка влияния низкоэнергетичной бомбардировки ионами активного газа на процесс напыления и свойства пленки, используемой в качестве упрочняющего покрытия

Научная новизна работы

В работе впервые получены следующие основные результаты

1 Изучено распыление 4Гпереходного металла - гадолиния в области магнитного фазового перехода Установлено, что при переходе в парамагнитное состояние коэффициент распыления вс! увеличивается на 10-15%. Для монокристаллического образца обнаружен узкий максимум температурной зависимости коэффициента распыления (К) в окрестности точки Кюри, более чем в два раза, превосходящий значение У в ферромагнитном состоянии Рассчитана добавка к потенциалу взаимодействия атомов в ферромагнитном состоянии, вследствие косвенного обменного взаимодействия атомов вё Предложено объяснение увеличения коэффициента распылении при переходе через точку Кюри, которое связывается с уменьшением энергии связи атомов на поверхности из-за изменения потенциала взаимодействия атомов в парамагнитном состоянии

2 Исследовано поведение вторичной ионной эмиссии (ВИЭ) в области магнитного фазового превращения Установлено, что при переходе образцов из ферро- в парамагнитное состояние происходит ступенчатое изменение ВИЭ, которое объясняется изменениями плотности электронных состояний вблизи уровня Ферми и энергии связи атомов на поверхности Знак изменений ВИЭ при магнитном фазовом превращении является противоположным знаку изменения распыления

3 Установлена возможность изменения магнитных свойств поверхностных слоев при бомбардировке никеля ионами химически активного газа Измерения, выполненные с помощью РФЭС, показали, что в этом случае в поверхностном слое формируются химические соединения, например оксид и нитрид никеля, которые являются антиферромагнетиком и парамагнетиком, соответственно

4 Проведенные исследования изменений состава и химического состояния приповерхностного слоя и остаточной атмосферы вблизи распыляемой поверхности позволили выявить присутствие чисто химического механизма распыления диоксида кремния ионами аргона и азота Последний заключается в образовании в приповерхностном слое молекул БЮ и N0, имеющих низкие значения энергии связи с поверхностью В результате десорбции этих молекул коэффициент распыления диоксида кремния увеличивается по сравнению с

5 Изучен процесс формирования поверхностного слоя при бомбардировке кремния ионами азота при различных энергиях и углах падения первичного пучка Установлено что при углах падения до 35° поверхностный слой представляет собой нитрид кремния а при больших смесь кремния и нитрида кремния, причем доля последнего резко уменьшается с ростом угла падения ионов,

6 При изучении угловой зависимости коэффициента распыления У(в) обнаружены особенности в случае распыления кремния ионами азота При углах падения #>35* кривая )'(0) растет значительно быстрее с увеличением 9 при бомбардировке поверхности ионами азота по сравнению с ионами аргона Этот результат связывается с уменьшением средней энергии связи атомов на поверхности при увеличении угла падения ионов за счет увеличения доли кремния, имеющего меньшую энергию связи

7 Выявлены факторы, ускоряющие процесс формирования волнообразного рельефа на поверхности при распылении кремния Предложена субмикронная модель эрозии твердых тел, которая предполагает зарождение ВР при наличии на поверхности неоднородностей нанометрового масштаба

Научная и практическая ценность работы

1 В процессе выполнения работы было создано две экспериментальных установки в ИМИ РАН (Ярославль) и Солфордском университете (Манчестер, Англия) для изучения процессов распыления и вторичной ионной эмиссии и исследования взаимодействия высокоэнергетичных ионов с поверхностью методом Резерфордовского обратного рассеяния

2 Было обнаружено увеличение распыления С<1 10-15% при переходе из ферро- в парамагнитное состояние, что было объяснено уменьшением потенциала взаимодействия атомов мишени на -6%. Этот результат интересен с физической точки зрения, поскольку показывает, что небольшие изменения в потенциалах взаимодействия атомов в твердом теле могут привести к заметным вариациям коэффициента распыления И этот факт необходимо иметь в виду при практическом использовании распыления

3 Сравнение температурных зависимостей вторичной ионной эмиссии и распыления магнитных материалов позволило оценить роль энергии связи в выходе вторичных ионов Полученные результаты необходимо учитывать при практическом ВИМС анализе магнитных материалов

4 Обнаруженное в работе влияние типа первичных ионов на температурную зависимость вторичной ионной эмиссии магнитных материалов указывает на возможность создания на поверхности слоев с магнитными свойствами, которые отличаются от магнитного состояния образца в объеме Этот результат может использоваться при получении многослойных магнитных структур

5 Выполненное в работе моделирование развития волнообразного рельефа на поверхности при ионной бомбардировке может применяться при создании наноструктур в микроэлектронике

6 Показана возможность получения защитных покрытий путем формирования интерметаллических соединений ионным перемешиванием металлов пленки и подложки при повышенных температурах Состав покрытия определяется тотщиной пленки, дозой облучения и температурой подложки Толщина покрытия может значительно превосходить проективный пробег ионов

7 Изучение приповерхностных слоев кремния, облученного ионами азота, показывает, что ионная бомбардировка может использоваться для формирования барьерных слоев 81зЫ4 в микроэлектронике При этом, толщина и стехиометрический состав слоя зависят от легко управляемых параметров пучка

Защищаемые положения

1 Полиморфное превращение кристаллической решетки кобальта из гексагональной плотноупакованной в гранецентрированную кубическую сопровождается увеличением коэффициента Со распыления почти в 1,5 раза Этот результат объясняется изменением прозрачности монокристалла кобальта при фазовом переходе I рода

2 При переходе гадолиния из ферро- в парамагнитное состояние коэффициент распыления увеличивается на 10-15%. При этом, в окрестности точки Кюри наблюдается максимум температурной зависимости коэффициента распыления примерно в два раза превосходящий его значение в ферромагнитном состоянии Увеличение распыления в парамагнитном состоянии связано с существованием отрицательной добавки к потенциалу взаимодействия атомов в ферромагнитном состоянии, возникающей вследствие косвенного обменного взаимодействия атомов СИ Ее исчезновение при температуре выше точки Кюри приводит к уменьшению энергии связи атомов на поверхности, что обеспечивает увеличение распыления в парамагнитном состоянии

3 Изменение вторичной ионной эмиссии магнитных материалов при переходе из ферро- в парамагнитное состояние имеет обратный знак к тому, что получено для распыления нейтральных атомов Это объясняется тем, что коэффициенты распыления и ВИЭ имеют противоположную зависимость от энергии связи атомов на поверхности В то время как распыление увеличивается с уменьшением энергии связи, ВИЭ - уменьшается Оценки, выполненные в рамках моделей ВИЭ, включающих энергию связи атомов на поверхности, дают хорошее количественное согласие с полученными экспериментальными результатами Бомбардировка поверхности никеля ионами химически активных газов изменяет магнитные свойства поверхности

4 При распылении диоксида кремния ионами аргона и азота необходимо в дополнение к каскадному механизму рассматривать химический механизм распьпения В

приповерхностном слое происходит образование газовых молекул SiO и NO, слабо связанных с поверхностью Их десорбция значительно увеличивает скорость распыления образца

5 Облучение образцов ионами азота формирует модифицированный приповерхностный слой Состав и структура слоя определяется углом падения ионов, а толщина зависит от энергии и угла падения ионов Для кремниевой мишени при углах падения 0<35° модифицированный слой представляет собой нитрид кремния, а при больших - смесь кремния и нитрида кремния, причем доля последнего резко уменьшается с ростом угла падения ионов

6 Угловая зависимость коэффициента распыления кремния ионами азота характеризуется аномально быстрым (по сравнению с распылением поверхности ионами аргона) ростом коэффициента распыления при увеличении угла падения ионов Поведение кривой У (в) объясняется уменьшением средней энергии связи при изменении в из-за увеличения доли кремния в приповерхностном слое с ростом угла падения ионов, энергия связи атомов которого почти в два раза меньше, чем для нитрида кремния

7 Образование волнообразного рельефа при распылении кремния ионами азота происходит в диапазоне углов падения, для которого характерен резкий рост зависимости Y(6) Наличие рельефа на исходной поверхности значительно ускоряет зарождение BP Предложена модель эрозии, учитывающая зависимость коэффициента распыления от локального угла падения ионов и размеров на поверхности Получено уравнение, описывающее зарождение BP, которое имеет волновое решение, если на поверхности существуют неоднородности субмикронного масштаба

Апробация

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Симпозиуме по взаимодействию атомных частиц с поверхностью твердых тел (Ташкент, 1979), IX International Conference on Atomic Collisions in Solids (Lyon, France, 1981), X International Conference on Atomic Collisions in Solids (Lyon, France, 1983), X International Vacuum Congress (Madrid, Spain, 1983), Всесоюзном семинаре "Диагностика поверхности ионными пучками", (Одесса, 1990), XI Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 1993), I Всероссийской научно-технической конференции «Микроэлектроника» (Москва, 1994), XII Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 1995), XIII International Vacuum Congress (Yokohama, Japan, 1995), DC International Conference of Ion Beam Modification of Materials (Canberra, Australia, 1995), I Республиканской конференции по физической электронике (Ташкент, Узбекистан, 1995), Юбилейной конференции "Структура и

свойства кристаллических и аморфных материалов" (Нижний Новгород, 1996), XI International Workshop on "Inelastic Ion Surface Collisions" (Wangerooge, Germany 1996) XIII Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 1997), E-MRS 98 (Strasbourg, France, 1998), VII Межнациональном совещании "Радиационная физика твердого тела" (Москва, 1998), II Всероссийской научно-технической конференции "Микро- и наноэлектроника (Москва 1998) XIV Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 1999) XV Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород 2001), XVI Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 2003), XVII Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 2005), XXXVI Международной конференции ' Физика взаимодействия заряженных частиц с кристаллами' (Москва, 2006), I Всероссийской конференции "Физические и физико-химические основы ионной имплантации " (Н Новгород, 2006) Публикации

По материалам диссертации опубликовано более 50 работ, список основных из которых приведен в конце автореферата Вклад автора

Личный вклад автора в работы, написанные в соавторстве и вошедшие в диссертацию, является определяющим

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения Она содержит 257 страниц текста, в том числе 71 рисунок и список литературы из 258 наименований Краткое содержание диссертации

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируется цель и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность работы, защищаемые положения сообщаются сведения об апробации и публикациях Излагается структура диссертации

В первой главе представлен обзор литературы, посвященный изучению влияния фазовых переходов на эмиссию атомных частиц при распылении поверхности ионами инертных газов распылению твердых тел бомбардировкой ионами химически активных газов и экспериментальным и теоретическим результатам, относящихся к образованию волнового рельефа при распылении поверхности твердых тел На основании анализа представленных данных проводится постановка задачи работы

Во второй главе приведено описание экспериментальных установок, методов и методик измерения, использованных в диссертационной работе

В процессе выполнения работы был выполнен ряд экспериментов который включал в себя

- измерение коэффициентов распыления и вторичной ионной эмиссии с поверхности металлов, полупроводников и диэлектриков при их бомбардировке ионами инертных и химически активных газов,

- исследование состава и структуры модифицированных ионной бомбардировкой приповерхностных слоев образцов,

- изучение ионно-стимулированных процессов перемешивания на границе пленка -подложка,

- ионно-ассистированное осаждение упрочняющих покрытий и исследование их свойств

Эксперименты выполнялись как на промышленных установках, так и на созданных в процессе выполнения работы Использовались стандартные и оригинальные методики измерения потоков распыляемых частиц и анализа состава и структуры облученной поверхности

Измерения коэффициентов массивных образцов проводились в высоковакуумной установке методами взвешивания и методики с использованием кварцевых микровесов Коэффициенты распыления тонкопленочных объектов определялись на установке РЭОС PHI 660 Измерялись объем распыленного материала и время его распыления, которое определялось из послойных оже-спектров при распылении мишени

Температурная зависимость вторичной ионной эмиссии исследовалась на установках ВИМС фирмы Riber и вторичной атомной масс-спектрометрии, созданной автором для исследования потоков нейтральных и заряженных распыленных частиц и газовых молекул, десорбированных с поверхности при облучении образца

Для изучения модифицированных ионной бомбардировкой поверхностных слоев использовался целый ряд методов анализа поверхности твердых тел, которые позволяли получать полную информацию о составе и структуре поверхности

Послойный анализ распределения имплантированных при бомбардировке первичных ионов проводился методом вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС) на установке САМЕСА IMS-4F Тип первичных ионов и параметры бомбардировки подбирались таким образом, чтобы уменьшить процессы ионного перемешивания на границе модифицированный слой-подложка В ряде экспериментов распределение элементов и их состав в приповерхностном слое определялись с использованием метода Резерфордовского обратного рассеяния (POP)

Состав приповерхностного слоя при облучении образцов ионами химически активных газов измерялся с помощью растровой электронной оже-спектрометрии (РЭОС) на установке PHI 660

Химическое состояние элементов в модифицированном ионной бомбардировкой слое определялось методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) на установке XSAM 800 фирмы KRATOS

Впервые подробное исследование состава и структуры приповерхностного слоя кремния, облученного ионами азота при различных энергиях и углах падения первичных ионов, было выполнено с помощью инфракрасной Фурье-спектроскопии пропускания на установке IFS 113 v фирмы BRUKJER Анализ основных спектральных характеристик (амплитуда, положение и форма) полос ИК-пропускания дает информацию о стехиометрии образующихся соединений, химических связях молекул с ближайшим окружением, кристаллической упорядоченности и др Трудности, возникающие при применении этого метода, связанные с малой толщиной модифицированного слоя были успешно преодолены

Структура приповерхностного слоя и тонкопленочных покрытия определялась с помощью просвечивающей растровой электронной микроскопии (ПРЭМ) на установке JEOL ЗОЮ и малоугловой дифракции рентгеновских лучей Возникновение и развитие рельефа на поверхности кремния под действием бомбардировки ионами азота регистрировалось с помощью РЭОС по специально разработанной методике

Для исследования процессов взаимодействия ионов с поверхностью твердых тел была создана экспериментальная сверхвысоковакуумная установка, которая позволяла проводить in situ измерения состава облученных образцов методом POP

В третьей главе приводятся результаты по исследованию температурных зависимостей распыления Со и Gd в областях температур, включающих точки фазовых переходов I и II рода

Поведение температурной зависимости распыления в области полиморфного фазового превращения изучалось для монокристалла Со Точка перехода Со из а (ГПУ-решетка) в Р (ГЦК) фазу составляет 450°С При переходе прозрачность кристалла, если на поверхность выведена грань (0001), переходящая в (111) в ГЦК решетке, уменьшается почти в 1 5 раза Результаты этого исследования могли оценить вклад ядерного торможения падающих ионов в распыление

Исследование влияния фазового перехода I рода на распыление проводилось методом изучения эмиссии возбужденных атомов (ионно-фотонной эмиссии) в области полиморфного фазового превращения Многочисленные измерения выполненные для

различных линий возбужденных атомов Со показали, что зависимость эмиссии фотонов ¡¿(Г) для поликристалла Со не имеет особенностей вблизи температуры фазового перехода В случае бомбардировки монокристалла Со обнаружено резкое увеличение ионно-фотонной эмиссии при температуре Г=460°С при нагревании образца и уменьшение при 7=390°С при охлаждении Эти значения температур совпадают с температурами а—и /?—»а полиморфных превращений, поэтому можно считать, что именно они ответственны за наблюдаемые изменения зависимости 1х(Т) Относительная величина изменений 7 зависимости Ь(Т) составляет 40% Было установлено, что она слабо зависит от энергии падающих ионов и плотности тока В то же время, изменения угла в между направлением ионного пучка и кристаллографическим направлением [0001] в пределах 3° приводили к уменьшению величины г/ почти в два раза При увеличении в до 12° ионно-фотонная эмиссия практически не зависела от температуры

Выбор вс! в качестве образца для изучения влияния магнитного фазового перехода на распыление был обусловлен рядом причин Во-первых, температура Кюри 7"с=16°С аежит в удобном температурном интервале для проведения экспериментов Во-вторых, за его магнитные свойства отвечает косвенное обменное взаимодействие № электронов (в отличие от прямого обменного взаимодействия 3с1 электронов для ранее исследованного N1) В третьих, вё наиболее прост для теоретического рассмотрения, поскольку полный орбитальный момент М электронов равен нулю и поэтому их распределение является сферически симметричным Следует отметить, что кривая намагниченности М(Т) гадолиния имеет не вейсовский характер Резкое уменьшение намагниченности в слабых магнитных полях происходит в зависимости от напряженности поля при температурах Т0, меньших Тс Внешнее магнитное поле Н~200 Э повышает значение Та до Тс Поэтому для выяснения природы влияния магнитного состояния образца на распыление представлялось интересным исследовать температурную зависимость распыления Ос) в отсутствие и при наличии внешнего магнитного поля

Для всех используемых первичных ионов было обнаружено увеличение коэффициента распыления СМ в области магнитного фазового перехода, которое составляет 15-20%. При этом температурная зависимость У(Т) для монокристалла С<1 имеет в обтасти магнитного фазового перехода максимум, значение которого более чем в 2 раза превышает коэффициент распыления в парамагнитном состоянии образца (рис 1)

3. 0,8

а 1,0

•е-

т

5 1,2

$ 2,0

I

» i\i п

о «п

л jo a

Рис I Температурная зависимость коэффициента распыления грани (0001) монокристалла гадолиния ионами №* с энергией 10 юВ

-80 -40 0 40 80 Температура, °С

Изменения зависимости Y(T) происходят в температурном интервале от -20 до 20°С Измерения Y(T), выполненные при помещении образца в магнитное поле (Я = 250 Э), показали, что внешнее магнитное поле практически не изменяет характера поведения кривой У(Т) Однако температура, при которой происходит ступенчатое возрастание коэффициента распыления, увеличивается на 10-15°С что свидетельствует о существовании корреляции между спонтанной намагниченностью образца и коэффициентом распыления при магнитном фазовом переходе

Наблюдаемые изменения ионно-фотонной эмиссии монокристалла Со объясняются изменением коэффициента распыления при полиморфном переходе образца в рамках теории "прозрачности" [1], согласно которой падающий пучок ионов делится на две части Одна из них каналируется и не дает вклада в распыление Коэффициент распыления определяется как

где п - направление оси канала, Е - энергия падающих ионов, /(п Е) - вероятность того, что произойдет "распыляющее" столкновение с атомом мишени, Щп Е) - подгоночный параметр, а Уо(Е) - коэффициент распыления образца в поликристаллическом состоянии

где й плотность атомов мишени, й(п) - средняя плотность атомов в направлении, параллельном оси канала , а Ч^п.Е) - критический угол каналирования, равный

S(n,E) = S(n,E) f(n,E) Y„(E),

(1)

f(n E) = n d [d(nrf [Vfn.E)]1,

(2)

где cío = О 52 А - Боровский радиус, Z¡ и Z¿ атомные номера падающего иона и атома мишени

При нормальном падении пучка на грань (0001) Со ионы попадают в канал вдоль направления [0001] После перестройки кристаллической решетки плоскость(0001) становится плоскостью (111) и пучок попадает в канал вдоль направления [III] Площадь канала при этом уменьшается, а плотность атомов d(n) увеличивается в 1 5 раза Согласно (I) - (3) это должно приводить к увеличению коэффициента распыления примерно в 1 9 раза Этот результат согласуется с наблюдаемыми изменениями ионно-фотонной эмиссии монокристалла Со при полиморфном переходе

Распыление одноэлементных образцов ионами низких энергий хорошо описывается каскадным механизмом [2] В рамках этой теории коэффициент распыления определяется по формуле

Y = aJJE¿ (4)

Е„

где а - параметр, зависящий от соотношения масс падающего иона и атома мишени и угла падения ионов, SЩ(Е) - ядерное торможения падающих ионов и - энергия связи атомов на поверхности Из (4) видно, что причинами наблюдаемого поведения температурной зависимости коэффициента распыления поли- и монокристаллов гадолиния Y(T) могут являться изменения энергии связи и ядерного торможения

В работе проведена оценка уменьшения энергии связи гадолиния при магнитном фазовом переходе, основанная на расчете изменения межатомного потенциала взаимодействия, который в ферромагнитном состоянии можно представить в виде суммы

Uf(r) = Up(r) + H(r), (5)

где U/r) и ир(г■) потенциалы взаимодействия атомов гадолиния в ферро- и парамагнитном состоянии, а Н(г) - добавка, обусловленная обменным взаимодействием

В качестве Up(r) выбирался потенциал сшитый из потенциалов Бора (r< ri = 1 Á), Борн - Майера (г, < г < г? = I 4 А) и Морзе (г £ г2) Добавка Н(г) рассчитывалась в рамках теории косвенного обменного взаимодействия РККИ (Рудермана, Киттеля, Касуии и Иосиды) Магнитные свойства редкоземельных металлов обусловлены взаимодействием электронов незаполненной 4f оболочки, которое осуществляется за счет поляризации электронов в зоне проводимости Такое взаимодействие носит осциллирующий и дальнодействующий характер

Выполненные оценки показали, что в ферромагнитном состоянии на межатомных расстояниях R = 3 63 А потенциальная энергия взаимодействия по абсолютной величине

больше, чем в парамагнитном на 6-10% Учет этого изменения приводит к увеличению энергии связи в ферромагнитном состоянии на -10% и, соответственно, уменьшению коэффициента распыления при температурах ниже точки Кюри на такую же величину Оценка изменения коэффициента распыления при магнитном фазовом переходе хорошо согласуется с полученными экспериментальными результатами

Анализ имеющихся экспериментальных и теоретических данных по поведению ряда физических величин и параметров в окрестности точки Кюри, проведенный в диссертационной работе, позволяет заключить, что максимум температурной зависимости распыления при магнитном переходе связан со значительным уменьшением энергии связи атомов на поверхности Причиной этого являются значительные флуктуации магнитной подсистемы образца вблизи точки Кюри, которые приводят к увеличению амплитуды колебаний слабосвязанных атомов в приповерхностном слое

Четвертая глава посвящена изучению поведения температурной зависимости вторичной ионной эмиссии в области температур фазовых переходов 1 и П рода Были измерены зависимости Г(Т) для монокристаллов Ni в области магнитного фазового перехода, а также поликристаллических Ni и сплава инвар FeCoNi в окрестности Тс и поликристалла Со в интервале температур, включающем температуры полиморфных превращений Выбор эих магнитных материалов был обусловлен тем обстоятельством, что для них известно поведение коэффициентов распыления Особый интерес вызывало то обстоятельство, что изменения Y(T) при переходе в парамагнитное состояние для Ni и сплава имеют разные знаки Проведение количественных измерений J*(T) и сравнение результатов с данными по распылению важно для выяснения механизмов образования положительных вторичных ионов При бомбардировке образцов никеля в качестве первичных использовались ионы инертных и химически активных газов Получены следующие экспериментальные результаты

В обпасти полиморфных превращений в поликристалле Со происходит ступенчатое уменьшение выхода вторичных ионов в полтора раза при ГПУ—► Г ЦК перестройке решетки При температурах 200-500°С наблюдается температурный гистерезис зависимости 1*(Т) Температуры, при которых заканчиваются изменения Г(Т) при нагревании и начинаются при охлаждении, близки к значениям температур для ГПУ—»ГЦК превращении (420°С) и обратного ГЦК—>ГГТУ превращения (340°С)

При бомбардировке моно- и поликристалла Ni ионами Аг+ выход вторичных ионов уменьшается на 25-40% при переходе образца из ферро в парамагнитное состояние При этом в окрестности Тс имеется широкий максимум температурной зависимости 1*(Т),

200 300 400 500 200 300 400 500

Температура, °С Температура,°С

Рис 2 Температурная зависимость ВИЭ Рис 3 Температурная зависимость ВИЭ

с поверхности монокристалла Ni с поверхности поликристалла FeCoNi

более выраженный для монокристаллов Кроме того, в области температур 300-500°С наблюдается температурный гистерезис кривой 1*(Т) - ток вторичных ионов в этом интервале при нагревании выше, чем при охлаждении Вне указанного интервала температур кривые, полученные при нагревании и охлаждении, практически совпадают Переход сплава FeCoNi в парамагнитное состояние сопровождается увеличением тока всех матричных вторичных ионов в два раза. Отличительной чертой полученных кривых явтяется то, что изменения зависимости 1*(Т) для ионов Fe* и Со* происходят в температурном интервале 280-350°С (TL = 320°С), в то время как для Ni+ в интервале 280-480°С Последнее обстоятельство может быть связано выделением в приповерхностном слое областей, обогащенных Ni, точка Кюри для которого составляет 360°С

В результате изучения влияния типа первичного пучка (Ar+ и О^*) на температурные зависимости выхода вторичных ионов с поверхности моно и поликристаллов никеля установлено, что при использовании ионов химически активных газов характер зависимости Г(Т) меняется существенным образом (рис 4) Выход вторичных ионов Ni+ с поверхности образца, облучаемого ионами азота, также, как и при облучении ионами Аг\ достигает максимального значения в окрестности Тс. После чего наблюдается спад кривой t(Т), который становится резким при температуре выше 420°С Вместе с тем, никаких особенностей в поведении температурной зависимости выхода вторичных ионов с поверхности никеля в случае использования ионов Ог* не наб подается

■ ■ ■ - ^ 0,51-.-.-■—-.-—

200 400 600 200 400 600

Температура, "С Температура,0 С

Рис 4 Температурная зависимость ВИЭ с поверхности поликристалла N1 при бомбардировке поверхности ионами аргона (а) и кислорода (б)

В работе проведено обсуждение полученных результатов с точки зрения общепринятых моделей ВИЭ и имеющихся данных по распылению исследованных образцов в области фазовых переходов

Анализ представленных результатов позволил выделить существенную роль энергии связи атомов на поверхности Еь в формировании вторичных ионов Эта величина в явном виде входит в модель [3], согласно которой вероятность образования положительного вторичного иона определяется формулой

Используя имеющиеся экспериментальные результаты по распылению поликристаллов N1 и РеСо№ и каскадный механизм распыления [2], можно оценить изменения энергия связи атомов при переходе в парамагнитное состояние Для N1 Еь уменьшается на -8%. а для РеСо№ - увеличивается на 12% Согласно (7), эти изменения Еь должны приводить к уменьшению к уменьшению эмиссии вторичных ионов на -25% с поверхности N1 и увеличению на -30% с поверхности РеСоМ Эти оценки неплохо согласуются с полученными в данной работе результатами по влиянию магнитного фазового перехода на ВИЭ N1 и РеСо№

Существование широкого максимума температурной зависимости тока вторичных ионов N1*, в отличие от узкого для коэффициента распыления, объясняется в работе следующими причинами Анализ литературных данных показывает, что имплантация ионов аргона в ГЦК кристалл приводит к формированию в приповерхностном слое ГПУ решетки ГПУ фаза никеля является метастабильной и стабилизируется радиационными

(6)

С учетом распыления по каскадному механизму У* - Еь"

(7)

дефектами и возникающими локальными упругими напряжениями При увеличении температуры, начиная с 7=200°С, происходит отжиг дефектов и изменяются условия образования ГПУ фазы При этом в приповерхностном слое содержатся как ГПУ, так и [ ЦК фазы никеля Доля последней будет увеличиваться с ростом температуры, при которой происходит облучение образца. В зависимости от фазового состава приповерхностного слоя значение Тс изменяется в пределах 50"С Принимая во внимание эти факты, можно предположить, что магнитный фазовый переход в модифицированном ионной бомбардировкой слое никеля протекает не при постоянной температуре, а в некотором диапазоне температур Поэтому изменения зависимости I*(Т) ВИЭ никеля происходят в широком температурном интервале

Полученные результаты свидетельствуют о влиянии типа первичного пучка на температурную зависимость ВИЭ никеля, которое также связано со свойствами модифицированного ионной бомбардировкой приповерхностного слоя Как показал РФЭС анализ, внедренные химически активные ионы азота и кислорода, занимая междоузельные положения в кристаллической решетке, образуют химические соединения с атомами никеля нитриды (К1)Ы и ЫцМ) и оксид (N10) никеля, соответственно, магнитные свойства которых отличаются от ферромагнетика никеля

Оксид никеля является антиферромагнетиком Таким образом, магнитные свойства приповерхностного слоя, из которого происходит эмиссия вторичных частиц, изменяются при бомбардировки ионами О/ Поэтому отсутствие особенностей температурной зависимости ВИЭ никеля, облученного ионами О/, обусловлено отсутствием магнитного фазового перехода в приповерхностном слое образца

Нитрид никеля является парамагнетиком А наблюдаемые изменения зависимости I*(Т) в области магнитного фазового перехода, происходящего в объеме образца, связаны с разложением парамагнитного нитрида никеля, которое начинается с Г=360°С и особенно быстро происходит при Г>420°С

Особенности распыления заряженных частиц при бомбардировке поверхности магнитных материалов ионами химически активных газов имеют практический интерес Он заключается в том, что бомбардировкой ионами химически активных газов можно изменять магнитные свойства поверхности Свидетельством этого являются полученные температурные зависимости ВИЭ никеля Поскольку толщина модифицированного слоя определяется энергией и углом падения ионов, которыми можно легко управлять, то имеется возможность создавать структуры с различными магнитными свойствами заданной толщины, в том числе нанометрового масштаба.

В пятой главе представлены результаты экспериментального изучения распыления диоксида кремния и кремния ионами инертного аргона и химически активного азота Результаты предыдущей главы показывают, что облучение поверхности металлов ионами активных газов приводит к формированию в приповерхностном слое химических соединений, которые изменяют свойства поверхности, в том числе эмиссионные Более детальное исследование состава и структуры модифицированного ионной бомбардировкой слоя и их влияние на распыление изучено при распылении кремния ($1) и диоксида кремния (Б^)

При распылении диоксида кремния получены следующие значения коэффициентов распыления К=1 1 ат/ион как для 51, так и для ЗЮг в случае бомбардировки ионами Аг* (угол падения 5° от нормали) и 0 55 и 11 ат/ион для 81 и БЮг, соответственно, при бомбардировке ионами N2* Коэффициент распыления 5Ю2 ионами азота в 1 75 больше коэффициента распыления $1 Если учесть, что энергия связи атомов в БЮг почти в два раза больше чем в 31, а плотности атомов в $1 и термическом БЮг достаточно близки, то объяснить полученные данные в рамках каскадной модели распыления не представляется возможным В то же время характер угловой зависимости коэффициента распыления (рис 5) как для N2*, так и Аг+ ионной бомбардировки соответствует каскадному механизму распыления (К-со5 "в п~2 3)

С помощью РЭОС установлено, что облучение образцов ионами Аг* и N2* изменяет состав поверхности 5Юг до ЭЮ) «7 и БЮ) 7Ио4, соответственно Причем он слабо зависит от угла падения пучка Спектральная линия N15, полученная с помощью РФЭС представляет собой сумму двух ярко выраженных пиков (рис 6) Первый соответствует связанному азоту в БЮх^ (положение пика -397 эВ, концентрация -80%), а второй N-N паре (-402 эВ) Уменьшение концентрации кислорода в приповерхностном слое обусловлено преимущественным распылением боаее легкой компоненты соединения

Анализ имеющихся литературных данных показывает, что превышение кремния в его оксиде или нитриде более, чем на 10% от стехиометрического состава, приводит к выделению сверхстихиометрического кремния в отдельную чисто кремниевую фазу Таким образом, измерения состава поверхности показывают, что модифицированный ионной бомбардировкой слой представляет собой диоксид или оксинитрид (в случае \2 облучения) кремния с включением кластеров кремния и молекулярного азота.

Масс-спектрометрическое исследование остаточной атмосферы вблизи поверхности образца позволило отметить повышение пиков с массой 44 а е м при распылении ионами Аг+ и М2+ и 30 а е м в стучае бомбардировки пучком ионов \'2+

О 20 40

Угол падения, град

Рис 5 Угловая зависимость коэффициентов распьления БЮ} пучком ионов Аг* (—о—) и

402 400 398 Ж 391

Энергия связи, эВ

Рис 6 Фотоэ1ектронная спектральная линия N13 имплантированного в БЮг азота

N2* (-□—)

У=С05~ в

Специально проведенное исследование позволило идентифицировать эти пики БЮ (44 а е м ) и N0 (30 а е м )

Полученные экспериментальные результаты позволяют сделать вывод о наличии, в дополнение к каскадному механизму, химического канала в распылении диоксида кремния ионами азота и аргона Он заключается в протекании в приповерхностном слое химических реакций, в результате которых происходит образование и последующем высвобождении газовых молекул 8Ю(Г) и МО(Г) (случай N2* бомбардировки) с энергиями соответствующими температуре образца Выполненный термодинамический расчет химического равновесия показал, что наиболее вероятными являются реакции

5« + ЯЮ, -> 25Ю(г) и 25/02 + Ы2 -» 28Ю(г) + 2ЫО(г)

Приведенные результаты анализа состава поверхности с помощью оже-электронной и фотоэлектронной спектроскопии указывают на наличие в приповерхностном слое необходимых реагентов для этих реакций - свободного кремния и молекулярного азота

Обобщение полученных результатов позволило заключить, что механизм распыления диоксида кремния ионами химически активного азота и инертного аргона, включает в себя как физический (каскадный), так и химический механизмы Наряду с каскадами соударений, в приповерхностном слое происходит образование газовых молекул, которые слабо связаны с поверхностью Их эмиссия начинается после

установления стационарного режима распыления, т.е. после удалении слоя толщиной, сравнимой с проективным пробегом ионов.

Анализ приповерхностного слоя кремнии, распыляемого ионами азота, Шполнекный методами ВИМС, РЭОС, Р<ЮС и ИКФС, позволил установить шеаумицис закономерности.

Полученные результаты послойного ВИМС анализа показывают, что при углах падения 6^40° концентрация азота в приповерхностном слое кремния составляет н^-5.8- К)23 см'3 и соответствует содержанию азота в стехиометрическом ЗнТ^. Толщина модифицированного слоя, определялась из кривых я¡Ш), как глубина (¡к, па которой концентрация азота уменьшается в два раза от значения на поверхности. Величина ¡/^ является функцией энергии ионов 1\!;>+и угла падения. При увеличении угла падения происходит уменьшение толщины модифицированного слоя. При 0>40° изменяется форма профилей щ(<1)\ и концентрация азота в приповерхностном слое становится меньше, чем в сте х иометричс с ко м нитриде кремния, что объясняется ростом коэффициента распыления и увеличением его вклада в процесс формирования нитридного слоя (рис. 7).

Исследование угловой зависимости состава поверхности методом РЭОС показало, что при углах падения &<Ъ5" состав приповерхностного слоя практически не изменяется и соответствует нитриду кремния (ЭЬ^) с избыточным содержанием азота. Облучение пучком ионов N2 при углах падения 9>ЪЬ° формирует поверхност ный сдой с избыточным содержанием кремния (рис.К).

2,0

й 1,5

-......................3

1,0

а о

8 в

О 20 40 00

Глубин.!, нм

0,5

20 40 60 00 Угол падения, град.

Рис 7. Послойные профили распределения N » приповерхностном слое ^¡, облученного пучком попои 9 кэВ при углах падения 20° (1), 45° (2)и70°(3)

Рис.К. Углопая зависимость состав поверхности §к облученного ионами с энергией: О - .5 кэВ; П - 9 кзП

Исследования процесса формирования нитридного слоя в кремнии выполненные с помощью ИКФС, показали, что, начиная с доз 2 1015 ион/см2, в спектрах появляются два слабых пика при и-1000 и 770 см"' которые соответствуют поглощению молекулы N2 С увеличением дозы облучения начинается формирование полосы поглощения с максимумами в области 820 см 1 и 500 см ', свидетельствующие об образовании в приповерхностном слое нитрида кремния При этом увеличиваются амплитуда и площадь полосы поглощения 820 см ', что указывает на рост числа Si-N связей Рост концентрации имплантированного азота сопровождается изменением формы линии Вплоть до доз 1017 ион/см2 при нормальном падении пучка полоса поглощения, соответствующая аморфному нитриду кремния, имеет сложную структуру и включает дополнительные линии поглощения в области и-1000-900 см ', которые более выражены в случае бомбардировки поверхности ионами с меньшими энергиями При увеличении угла падения ионного пучка происходит уменьшение толщины модифицированного слоя и концентрации внедренного азота Это сопровождается уменьшением амплитуды полосы поглощения и изменением формы линии, которые в случае наклонного падения содержат ярко выраженные особенности при и - 1000-900 см"' (рис 9)

Исходя из механизма ИК поглощения нитрида кремния, можно заключить, что при концентрации азота, меньше значения, необходимого для образования стехиометрического S13N4, модифицированный слой представляет собой смесь аморфизованного кремния и нитрида кремния Как видно из рис 9, включения S15N4

1 01

о 1 00

(С

¡0 99

ас

О

§098

о.

с

-В-0 97

■е-

о

5 О 96

Л

\

ч 2

-%

\

и \/

V

1400 1200 1000 800 Частота см'

600

Рис 9 ИК Фурье спектр поглощения кремния, облученного ионами N2* с энергией 9 кэВ при углах падения 20°(I)и 70°(2) Доза облучения 5 10'7

400

присутствуют вблизи поверхности при углах падения 70°, когда концентрация азота на порядок меньше, необходимой для формирования стехиометрического нитрида кремния

Существование нитридной фазы в модифицированном слое кремния при наклонном падении пучка ионов азота (0=45°) подтверждается также анализом поверхности методом РФЭС Проведенные измерения показали, что положение пика N15 (396 2 эВ) соответствует положению линии N15 8 Бь^ Положение и ширина пика 5>2р после бомбардировки поверхности ионами Ат+ принимают значения 98 5 эВ и 1 7 эВ соответственно Облучение образца ионами N2* приводит к смещению пика Б12р на ~1 эВ и уширению до ~4 эВ за счет его высокоэнергетичной части Разложение спектральной линии показывает, что она может быть представлена в виде суммы двух пиков с положениями максимумов 98 5 и 100 эВ, ширина каждого из которых не превышает 2 эВ, с приблизительно равными площадями Первый из них соответствует химически не связанным атомам $1, а второй - атомам 51 в 51з^ Таким образом, можно предположить, что при данных условиях бомбардировки, приповерхностный слой представляет собой смесь Б) и 51з^

На основании результатов анализа поверхности кремния, облученного ионами азота, можно заключить, что приповерхностный слой построен следующим образом На глубинах с! от поверхности, где nN соответствует стехиометрическому БиК.!. формируется слой аморфного нитрида кремния, который при меньших «л/ переходит в область аморфного кремния с включениями При бомбардировке поверхности при

6^35° приповерхностный слой представляется смесью кластеров аморфных 51 и 5иК4 Причем доля кремния увеличивается с ростом угла падения

Выполненное изучение модифицированного слоя 51, позволило установить и объяснить различия в распылении кремния ионами азота и аргона Измеренные абсолютные значения коэффициентов распыления 51 ионами 9 кэВ Кг* и 4 5 кэВ Аг+ при нормальном падении пучков составили 0 27x0 03 атом/К и 1 2±0 1 атом/ион соответственно Измерение угловой зависимости коэффициентов распыления У (в) выявило особенность ее поведения в случае бомбардировки поверхности ионами азота пучком (рис 10) При углах падения ^30° наблюдается резкий рост коэффициента распыления Увеличение У при изменении в от 0 до 60° почти в два раза превышает аналогичное возрастание коэффициента распыления при бомбардировке кремния пучком аргона Распыление ионами Аг* приводит к зависимости У(6)~соз "в, (л«2) Такой ход зависимости У (в) описывается каскадным механизмом распыления [2] и

объясняет рост Y при увеличении в ростом плотности энергии, выделяемой ионным пучком вблизи поверхности

Установленное строение модифицированного бомбардировкой ионами азота слоя кремния позволило объяснить аномальный рост коэффициента распыления при увеличении >гла падения Согласно [2], коэффициент распыления Y~Eh ', где Et, -энергия связи атомов на поверхности При бомбардировке поверхности Si инертными ионами значение Еь остается неизменным при всех углах падения ионов Поэтому поведение Y (в) определяется каскадным механизмом и Y (в) -с os "в

Облучение кремния ионами азота изменяет состав приповерхностного слоя от ShNU до Si при росте в от 0 до 70° Химический состав слоя, сформированного ионной

бомбардировкой при различных углах падения ионов, определяет значение средней энергии связи Е/,ср Ее можно представить в виде суммы Ehip=Eh(Si) fs,+ EiJSi,N4) fc, где Eb(Si) и /s, - энергия связи атомов Si и его доля в приповерхностном слое, a EbfSijN4) и fc - энергия связи соединения S13N4 и его содержание в слое Известно, что азот формирует в кремнии связи Si-N, более прочные, чем связи Si-Si (энергии разрыва этих связей составляют 3 7 и 2 4 эВ соответственно) Анализ литературных данных показал, что энергия связи атомов на поверхности S13N4 почти в два раза превышает Е/, для Si При достижении стационарного режима распыления, каждый распыленный имплантированный атом азота замещается падающим, и состав модифицированного слоя при дальнейшей бомбардировке остается неизменным В этом случае распыление Si с Eb(Si) химически активными ионами N2+ можно рассматривать как распыление приповерхностного слоя со средней энергией связи Eh,.p пучком "инертных" ионов N2* Тогда полученная угловая зависимость коэффициента распыления кремния азотом может быть объяснена участием в распылении двух механизмов каскадного и химического Последний заключается в

Угол падения град

Рис 10 Угловая зависимость коэффициента распыления 51 ионами N2* (1) и Аг~(2) с энергиями 9 и 4 5 кэВ, соответственно

изменении энергии связи £Лпу от значений Е¡¡(ЭгзЫ^ (при углах падения 0<35°) до значений Еь(51) (при £>60°) Поскольку коэффициент распыления инертными ионами У~Е/,рост зависимости У (в) при #>35"происходит как за счет увеличения энергии, выделяющейся вблизи поверхности (~соз "&), так и вследствие уменьшения £(,ну

В шестой главе предложена модель формирования волнообразного рельефа (ВР) на поверхности кремния при ионной бомбардировке

ВР образуется на поверхности проводников, полупроводников и диэлектриков при облучении ионами как инертных, так и химически активных газов Наиболее подробно экспериментально изучен процесс зарождения и развития ВР на поверхности кремния Установлено, что ВР рельеф образуется в определенном диапазоне углов падения ионов, ширина которого определяется энергией и типом первичного пучка Эти же параметры определяют длину волны рельефа (Я) и глубину (</), на которой происходит зарождение ВР Следует отметить, что значения этих величин характерны для каждого набора экспериментальных условий (тип первичных ионов, их энергия и угол падения) Экспериментально установлено, что глубина с/ (или доза облучения й) является наименьшей при использовании ионов азота Она на порядок меньше, чем при облучении ионами Ог\ и на два порядка меньше, чем при использовании ионов Ат* Механизм формирования ВР до сих пор не совсем понятен

Детерминистская теория эрозии [4], основанная на зависимости скорости распыления от локального угла падения, описывает эволюцию поверхности гиперболическим уравнением

где ./ - плотность потока ионов, У(во-в) - коэффициент распыления, р - плотность атомов решетки, во- угол бомбардировки, в-угол между осью 7. и нормалью к поверхности

Уравнение (8) применимо только до тех пор, пока можно пренебречь тем обстоятельством, что точки внедрения первичного и эмиссии вторичного ионов пространственно разделены, а локальные углы 9(х) в этих точках могут быть различны Решения уравнения (8) различными авторами (в том числе выполненное в данной работе методом характеристик) показывают, что развитие исходного рельефа на поверхности возможно, если его масштаб превосходит один микрон ВР субмикронного масштаба, который наблюдается в экспериментах, сглаживается

Для объяснения зарождения и развития ВР уравнение (8) дополняется Вроизводными более высокого поряцка, которые описывают поверхностную диффузию атомов, поверхностное натяжения и другие явления.

В данной работ« предложена модель, в которой исходный рельеф представляет собой сумму рельефа микронного масштаба, на который накладывается рельеф манометрового масштаба. Она построена в рамках теории распыления [2] с учетом геометрических факторов, которые учитывают зависимость коэффициента распыления У от локального угла падения в и продольной координаты х, лежащей в плоскости падения первичного иона (рис.11).

В результате такого подхода получается уравнение, содержащее два слагаемых:

дт

сох &

т

а

I !сох( &„-€>)

0 -а!со5(во-0)

х-~5(х-1х)-5(х)+5(х-1х) сх

(Ю)

^дееь гиг верги.тальиые размеры микроскопического и манометрового рельефов соответственно.

.V

Рис.11. Влияние субмикронной топографии 2-, в точке ннедрения первичного нона х — 1х г-ш коэффициент распыления в точке л: в рамках каскадное механизма распьмения [2]

Уравнения (9) и (10) представляют математическую модель эволюцию поверхностной топографии при ионном распылении поверхности Уравнение (10) принадлежит к классу уравнений с отклоняющимся аргументом В рамках данной модели развитие поверхностной топографии происходит только благодаря нелокальной связи скорости понижения поверхности с ее рельефом, определяемой параметром 1Х При 1Х = 0 (10) преобразуется в дг/д1 =0, означающее прекращение какой-либо эволюции субмикронной поверхностной топографии

Предложенный подход к моделированию эрозии поверхности твердых тел при ионной бомбардировке приводит к известной детерминистской модели (9), дополненной уравнением с отклоняющимся аргументом, имеющим волновое решение и описывающим эрозию топографии субмикронного масштаба.

В работе приведен анализ решения уравнения (10) Показано, что наличие неоднородностей имеющих размер более 30 нм приводит к зарождению волнообразного рельефа

Экспериментальным подтверждением выводов, вытекающих из предложенной модели, являются результаты изучения влияния созданной на поверхности исходной топографии на скорость зарождения ВР Установлено, что неоднородности, созданные на поверхности 51 различными способами, значительно уменьшают глубину зарождения ВР при облучении $1 ионами азота

Седьмая глава посвящена исследованию возможностей ионного распыления для получения поверхностных слоев с заданными свойствами

Были проведены эксперименты по изучению ионно-стимулированного перемешивания на границе пленка подложка В качестве исходных образцов использовались пленки N1 толщиной 80, 120 и 200 нм на А1 Распыление образцов ионами 80 кэВ Аг* производилось при температурах мишеней от 20 до 370°С Анализ образцов т иш методом РОР показал, что нагрев образцов до 380°С не приводит к заметной диффузии атомов пленки и подложки и к образованию интерметаллических соединений

На рис 12 представлены данные о составе приповерхностного слоя, полученные из концентрационных профилей, для пленок N1 толщиной 80 и 200 нм, подвергнутых ионной бомбардировке при различных температурах Видно, что облучение образцов при Т< 300°С не приводит к заметной взаимной диффузии атомов пленки и подложки При Т> 300°С в приповерхностном слое наблюдаются концентрации, соответствующие фазам а' (>11зА1 ) и Р' ( \1А1 ), как для пленок толщиной 80 нм, так и для пленок с толщиной 200 нм

400 300

0 со

1 200 о> а> с

£

100

Равновесие

0 .10 20 30 40 50 60 70 30 30 100 Ат % N1

Рис.12. Равновесные соединения в системе А1--№ и фазовый состав сплавов, сформированных вблизи [рапицы пленка-подложка ионной бомбардировкой при различных температурах облучения. ( О - толщина пленки 80 нм; П - толщина пленки 200 нм

Облучение пленок при температурах 360 и 370°С приводит к формированию практически однородных слоев, состав которых отвечает фазам К^АЬ и ЬЛАЬ. соответственно.

Следует отметить, что проективный пробег ионов Лг+ с энергией 80 кэВ в никеле составляет около 50 нм и с учетом распыления ионы будут достигать границы пленка -подложка при дозах близких к 10" ион/см2 для пленок толщиной 80 им. Характер температурной зависимости количества А1, оказавшегося в слое №, для таких образцов предполагает участие механизма радиационно-етимулированной диффузии (РСД) в ионном перемешивании. Определенные значения критической температуры для РСД и энергия активации по результатам составляют -230°С и 0.6 зВ, что неплохо согласуется с литературными данными ранее выполненных работ. Таким образом, в работе показана возможность получения интерметаллических слоев с заданным составом подбором параметров ионной бомбардировки, толщины пленки и температуры образца.

Кроме того, разработана методика изготовления упрочняющих покрытий на основе бинарных и тройных соединений нитридов металлов (Т:, Сг) с применением ионного ассистирования. Получены и исследованы покрытия из Т1К, СгЫ, Сг^Н, (Т1ьхСгх)1Ч.

О о ч. 5 | э О о

—

р'«' и-к*'

А1+Г !?А13 М1 ч N Р М1ЛЗ а' а «Г

Проведен анализ химического и фазового состава пленок, их структуры и микротвердости от условий ионной бомбардировки и осаждения Установлено, что большинство полученных пленок имеет, в основном, кубическую решетку с преимущественным выходом грани (111) на поверхность Показано, что при повышенной плотности тока ассистирующего пучка ионов азота возможно изготовление плотных покрытий CrN стехиометрического состава с микротвердостью, достигающей 30 ГПа Максимальная микротвердость трехкомпонентного покрытия, составляющая более 30 ГПа. наблюдалась для пленок с х=0 7, которые представляют собой твердый раствор на основе (TiCr2)N

В Заключении приведены основные выводы работы

1 Созданы две экспериментальные установки для исследования

- процессов распыления твердых тел ионами инертных и химически активных газов низких энергий методом масс-спектрометрии вторичных ионов, нейтральных распыленных частиц и десорбированных с поверхности образца при ионной бомбардировке

- процессов распыления и ионного перемешивания с анализом ui situ образцов методом Резерфордовского обратного рассеяния

2 Установлено увеличение примерно в 1,5 раза коэффициента распыления монокристалла кобальта при ГПУ-*ГЦК перестройке кристаллической решетки Изменение распыления Со при полиморфном превращении объяснено уменьшением прозрачности кристалла в Г ЦК фазе, что подтверждается хорошим совпадением экспериментально полученных результатов с оценками, выполненными в рамках имеющейся теории распыления

3 Обнаружено возрастание коэффициента распыления гадолиния при переходе гадолиния из ферро- в парамагнитное состояние Величина изменения составляет -15% и слабо зависит от типа первичных ионов инертных газов В окрестности точки Кюри температурная зависимость коэффициента распыления имеет острый максимум, который почти в два раза превышает коэффициент распыления в парамагнитном состоянии

4 Предложено объяснение изменения коэффициента распыления при магнитном превращении, связанное с увеличением потенциала взаимодействия и, как следствие, энергии связи атомов на поверхности в ферромагнитном состоянии Приведены количественные оценки возможного изменения энергии связи, основанные на расчете изменения межатомного потенциала взаимодействия при переходе Gd из ферро- в парамагнитное состояние, которые хорошо согласуются с полученными экспериментальными результатами

5 Обнаружено, что при облучении образцов ионами инертных газов выход вторичных ионов уменьшается на ~40% при полиморфном a—>fl превращении в поликристаллическом кобальте и переходе моно- и поликристаллического никеля из ферро- в парамагнитное состоянии В то же время такое превращение в FeCoNi сплаве сопровождается увеличением ВИЭ на ~50% Знаки изменения эмиссии вторичных ионов противоположны изменению коэффициентов распыления этих образцов в области фазовых переходов

6 Анализ полученных и имеющихся экспериментальных данных и существующих моделей образования ВИЭ дает основание заключить, что существенную роль в поведении температурной зависимости ВИЭ в области фазовых переходов играют изменения энергии связи атомов на поверхности Е/, при таких превращениях Оценки выполненные в рамках моделей, включающих эту величину в явном виде, хорошо согласуются с полученными результатами по изменению ВИЭ при магнитном фазовом переходе

7 Установлено, что облучение поверхности никеля ионами химически активных газов кислорода и азота существенным образом изменяет характер поведения температурной зависимости ВИЭ Г(Т) в области магнитного фазового превращения В этом случае исчезают особенности выхода вторичных ионов в окрестности точки Кюри Полученные результаты позволяют, во-первых, рассматривать вторичную ионную эмиссию в качестве метода исследования магнитного состояния поверхности образцов при их облучении ионами инертных газов Во-вторых, дают возможность использовать бомбардировку магнетиков ионами химически активных газов для изменения магнитныч свойств приповерхностного слоя (толщина которого определяется энергией и углом падения ионов)

8 Показано что в распылении диоксида кремния ионами аргона и азота, наряду с каскадным механизмом, принимает участие химический механизм распыления, который заключается в образовании и десорбции газовых молекул SiO и NO Это приводит к тому, что скорость распыления S1O2 ионами Аг* практически такая же, как скорость распыления Si а ионами N2+ почти в два раза выше При этом энергия связи атомов на поверхности Si почти в два раза выше по сравнению с S1O2

9 Исследования состава приповерхностного слоя, выполненные различными методами анализа поверхности, показали, что бомбардировка кремния ионами азота приводит к формированию в вблизи поверхности слоя сплошного нитрида кремния при угтах падения ¿*<35° При больших углах падения приповерхностный слой представляет собой смесь аморфного Si и S13N4

10 Обнаружено существенное различие в поведении угловой зависимости коэффициентов распыления кремния ионами аргона и азота Показано, что это различие обусловлено изменением энергии связи атомов на поверхности при увеличении в в случае бомбардировки поверхности пучком ионов N2*, что и приводит к значительно более быстрому росту коэффициента распыления Si ионами N2*, чем ионами Аг*

11 Предложена модель эрозии поверхности, которая объясняет образование волнообразного рельефа при наличии на ней топографических неоднородностей субмикронного масштаба В основе модели лежит учет зависимости коэффициента распыления не только от локального угла падения ионов, но и от продольной координаты на поверхности в плоскости падения пучка Результат моделирования подтвержден экспериментально при изучении процесса зарождения волнообразного рельефа на исходной поверхности, имеющей топографические неоднородности

12 Показано, что облучение поверхности ионами инертных и химически активных газов позволяет получать защитные покрытия с заданными составом и свойствами Бомбардировка пленок металлов ионами инертных газов при повышенных температурах дает возможность получения интерметаллических покрытий, состоящих из материалов пленки и подложки При этом состав покрытия определяется толщиной пленки, дозой облучения и температурой, а его толщина может значительно превосходить проективный пробег ионов

Бомбардировка напыляемых металлических пленок ионами азота низкой энергии дает возможность получать нитридные тройные и двойные покрытия на основе титана и хрома с высокими значениями микротвердости и коррозионной износостойкостью

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах

1 Бачурин В И , Журавский В Е , Харламочкин Е С , Юрасова В Е Распыление гадолиния в ферромагнитном и парамагнитном состоянии - Письма в ЖТФ, 1981, т 7, с 730-733

2 Bachunn V I, Kharlamochkm Е S , (Cuvakin М V , Yurasova V Е Temperature dependence of the sputtering of gadolinium in magnetic phase transition - In Phenomena in ionized gases Contr Papers XVIICPIG, Minsk, 1981, v 1, p 465-466

3 Кувакин M В , Харламочкин E С, Бачурин В И Изменение межатомного потенциала взаимодействия в гадолинии при магнитном фазовом переходе - Поверхность, 1982, т 1, с 89-92

4 Бандурин Ю А , Бачурин В И, Дробнич В Г, Поп С С , Черныш В С , Юрасова В Е Ионно-фотонная эмиссия кобальта при полиморфном превращении - Письма в ЖТФ, 1982, т 8, вып 12, с 760-763

5 Bandunn Y A , Bachunn V I, Drobmch V G, Pop S S , Chemysh V S , Yurasova V E Ionphoton emission of Co during pohmorthic transition - Proceeding of X Vacuum Congress, Madrid, 1983, p 73 -74

6 Бачурин В И , Черныш В С , Ширков А В , Шмелев А Ю Температурная зависимость вторичной ионной эмиссии никеля, кобальта, инвара - Поверхность, 1982, т 1, с 70-75

7 Бачурин В И , Левин В Л, Мордвинцев В M, Симакин С Г, Смирнов В К Исследование слоистых магнитных пленок методом ВИМС и ЭОС - Тез докл Всесоюзн семинара "Диагностика поверхности ионными пучками", Одесса, 1990, с 153-154

8 Бачурин В И, Гаврилов Э Л, Никитин A M Установка для исследования распыленных частиц методом масс-спектрометрии - Матер 11 Межд конф ВИЛ, Москва, 1993, т 1, с 153-155

9 Бачурин В И , Никитин A M, Самойлов В H, Татур А Э , Ястржембский В И , Исследование поверхностного механизма преимущественного распыления двухкомпонентных мишеней - Матер 11 Межд. конф ВИП, Москва, 1993, т 1, с 134-136

10 Бачурин В И, Никитин A M , Самойлов В H, Татур А Э , Ястржембский В И , Исследование поверхностного механизма преимущественного распыления двухкомпонентных мишеней - Известия РАН, сер физ, 1994, т 58, с 102-104

11 Бачурин В И , Кривелевич С А, Фаррел Дж , Юрасова В Е Ионно-стимулированные процессы в пленках Ni на А1 в области температур, включающей точку Кюри - Матер 12 Межд конф ВИП, Москва 1995, т 1, с 18-21

12 Colligon J S , Farrel G , Bachunn V I, Yurasova V E RBS/Ion implanter facility for in-situ ion-surface studies -Radiat. Eff, 1996, v 138, p 195-202

13 Бачурин В И, Лепшин ПА, Смирнов ВК, Чурилов А Б Исследование процесса формирования нитрида кремния при бомбардировке поверхности ионами азота. - Матер

13 Межд конф ВИП, Москва 1997, т2, с 317-319

14 Бачурин В И, Лепшин ПА, Смирнов В К, Чурилов А Б Исследование процесса формирования нитрида кремния при бомбардировке поверхности ионами азота -Известия РАН, сер физ , 1998, т 62, с 703 -709

15 Бачурин В И, Лепшин П А, Смирнов В К, Чурилов А Б Инфракрасная спектроскопия поверхности кремния, подвергнутого бомбардировке ионами азота. -Письма в ЖТФ, 1998, т 24, с 16 - 23

16 Bachunn V I, Chunlov А В , Potapov E V , Smirnov V К, Makarov V V, Damlin А В Formauon of thin silicon nitride layers on St by low energy N2+ ion bombardment.- NIMB, 1999, v 147, p 316-319

17 Смирнов В К , Бачурин В И , Лепшин П А , Потапов Е В , Чурилов А Б Исследование приповерхностного слоя в кремнии, облученном ионами низких энергий - Труды VIII Межнац совещ 'Радиационная физика твердого тела1, Москва, 1998, с 126 -130

18 Бачурин В И , Потапов Е В , Смирнов В К , Чурилов А Б Формирование тонких нитридных пленок облучением поверхности кремния низкоэнергетичными ионами азота -Тез докл Всеросс конф " Микро- и наноэлектроника", Москва, 1998, с Р 1-38

19 Смирнов В К , Лепшин П А , Бачурин В И, Кибалов Д С , Потапов Е В , Данилин А Б Геометрия и внутреннее строение индивидуальной волны волнообразного микрорельефа на поверхности кремния - Тез докл Всеросс научно-техн конф "Микро- и наноэлектроника 98", Москва, 1998, Р 3-28

20 Бачурин В И , Лепшин П А , Смирнов В К Угловые зависимости распыления кремния ионами азота. - Матер 14 Межд конф ВИЛ, Москва 1999, т 1, с 62-65

21 Смирнов В К , Кибалов Д С , Лепшин П А , Бачурин В И Влияние топографических неоднородностей на процесс образования волнообразного микрорельефа на поверхности кремния - Матер 14 Межд конф ВИП, Москва 1999, т I, с 70-73

22 Смирнов В К Кибалов Д С , Лепшин П А , Бачурин В И Влияние топографических неоднородностей на процесс образования волнообразного микрорельефа на поверхности кремния - Известия РАН, сер физ , 2000, т 64, с 626-631

23 Bachurin V I, Р A Lepshin, Smirnov V К Angular dependences of surface composition, sputtering and npple formation on silicon under N2* ion bombardment - Vacuum, 2000, v 56, p 241-245

24 Бачурин В И , Смирнов В К Исследование распыления диоксида кремния ионами азота и аргона - Матер 15 Межд конф ВИП, Москва, 2001, т 1, с 93-96

25 Биркган С Е, Бачурин В И, Рудый А С , Смирнов В К Моделирование развития поверхностной топографии кремния при ионном распылении - Матер 15 Межд конф ВИП, Москва, 2001, т 1, с 97-100

26 Биркган С Е, Рудый А С, Смирнов В К, Бачурин В И Моделирование нестационарного распыления твердых тел - Матер 16 Межд конф ВИП, Москва, 2003, 2003, с 69-72

27 Бачурин В И , Миннебаев К Ф , Насретдинов А А Температурная зависимость вторичной ионной эмиссии никеля - Матер 16 Межд конф ВИП, Москва, 2003, т 1, с 339-342

28 Кривелевич С А ,Цырулев А А , Бачурин В И Моделирование ионного синтеза скрытых диэлектрических слоев - Матер 16 Межд конф ВИП Т2 - Москва, 2003 - С 94-97

29 Birkgan S E, Bachunn V I, Rudy A S , Smirnov V К Modelling of surface topograghy development during ion sputtering of solids - Rad Eff & Defects in Solids, 2004, v 159, p 163 -172

30 Бачурин В И , Миннебаев К Ф , Насретдинов А А Температурная зависимость вторичной ионной эмиссии никеля - Известия РАН, сер физ 2004, т 68 с 390 - 392

31 Кривелевич С А Дырулев А А, Бачурин В И Моделирование ионного синтеза скрытых диэлектрических слоев - Поверхность, 2004, N5, с 40-43

32 Бачурин В И , Зишняков В М, Коллигон Д С„ Миннебаев К Ф , Юрасова В Е Упрочняющие покрытия на основе тройных соединений - Поверхность, 2005, №4, с 106110

33 Биурин В И, Кривелевич С А Ионно-индуцированное фазообразование в системе Al-Ni - Матер 17 Межд конф ВИП Т 1 - Москва, 2005, с 91-94

34 Кривелевич С А , Бачурин В И , Бучин Э Ю ,Денисенко Ю И ,Селюков Р В Ионный синтез скрытых изолирующих силикатных слоев - Матер 17 Межд конф ВИП Т2 -Москва, 2005, с 175-178

35 Vishnyakov V М , Bachunn V I, Minnebaev К F , Valizadeh R , Teer D G , Colligon J S , Vishnyakov V V , Yurasova V E Ion assisted deposition of titanium chromium nitride - Thin Solid Films, 2006, v 497, p 189-195

36 Rudy A S , Bachunn V I, Smirnov V К Nanoscale model of surface erosion by ion bombardment - Rad Eff & Defects in Solids, 2006, v 161,p 319-329

37 Кривелевич С A , Бачурин В И., Бучин Э Ю , Денисенко Ю И , Селюков Р В Ионный синтез скрытых изолирующих силикатных слоев - Поверхность, 2006, т 70, с 883-885

38 Бачурин В И , Кривелевич С А , Потапов Е В , Чурилов А Б Изучение взаимодействия ионов аргона и азота с поверхностью диоксида кремния - Поверхность, 2007, №3, с 1923

Цитируемая литература

1 Onderdelinden D Single crystal sputtenng including the channeling phenomenon -Can J Phys, 1968, v 46, p 739-745

2 Sigmund P Collision theory of displacement damage, ion range and sputtenng - Rev Roum Phys , 1972, v 17, p 823-1105

3 Schroeer J M , Rhodin T N , Bradley R С A quantum mechanical model for ionization and excitation of atoms dunng sputtenng - Surf Sci, 1973, v 34, p 571-580

4 Carter G The physics and application of ion beam erosion - J Phys D Appl Phys , 2001, v 34, p R1-R22

Лицензия ПД 00661 Подписано в печать 21 08 07 Формат 60x84 1/16 Бумага белая Печать ризограф Печ л 2 Тираж 100 Заказ 1076

Отпечатано в типографии Ярославского государственного технического университета

150000 Ярославль, ул Советская, 14а. Тел 30-56-63

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Влияние фазовых превращений I и II рода на эмиссию вторичных частиц.

1.1.1 .Температурная зависимость распыления ферромагнетиков.

1.1.2. Влияние полиморфного превращения на распыления.

1.1.3. Изменение с температурой вторичной ионной эмиссии ферромагнитных материалов. .28.

1.2. Особенности распыления поверхности твердых тел ионами химически активных газов.

1.3 Формирование волнообразного рельефа на поверхности твердых тел при ионной бомбардировке.

1.3.1. Экспериментальные результаты.

1.3.2. Модели образования волнообразного рельефа.

7.4. Постановка задачи.

Глава 2. Описание экспериментальных установок и методик проведения экспериментов.

Введение.

2.1. Измерение коэффициентов распыления.

2.1.1. Распыление гадолиния.

2.1.2. Распыление кобальта.

2.1.3. Распыление кремния и диоксида кремния.

2.2. Исследование температурных зависимостей вторичной ионной эмиссии.

2.2.1. Экспериментальная установка I и методика проведения измерений.

2.2.2. Экспериментальная установка II.

2.3. Экспериментальные методы изучения приповерхностных слоев, модифицированных ионной бомбардировкой.

2.3.1. Послойный анализ приповерхностных слоев.

2.3.2. Измерение состава поверхности с помощью РЭОС.

2.3.3. Изучение химического состава поверхности методом РФЭС.

2.3.4. Исследование приповерхностного слоя кремния с помощью ИКФС.

2.3.5. Исследование топографии и структуры поверхности.

2.4. Экспериментальная установка для исследования взаимодействия ионов с поверхностью с in situ анализом методом Резерфордовского обратного рассеяния.

2.5. Методика ионно-ассистированного осаждения покрытий и измерения их свойств.

4.1. Вторичная ионная эмиссия кобальта в области полиморфного превращения (экспериментальные результаты).116

4.2. Вторичная ионная эмиссия при магнитном фазовом переходе (экспериментальные результаты).

4.1.1. ВИЗ никеля при бомбардировке поверхности ионами инертных газов.119

4.1.2. Сравнение температурной зависимости ВИЗ никеля при бомбардировке поверхности ионами инертных и химически активных газов.124

4.1.3. ВИЗ сплава FeCoNi в области магнитного фазового перехода при бомбардировке поверхности ионами инертных газов.127

127

4.3. Обсуждение экспериментальных результатов.

4.3.1. Изменение ВИЗ в области магнитного фазового перехода при бомбардировке поверхности ионами инертных газов.131

4.3.2. Изменение ВИЗ кобальта при полиморфном фазовом превращении.136

4.3.3. Поведение ВИЗ никеля вблизи точки Кюри.138

4.3.4. Влияние типа ионного пучка на ВИЗ никеля при магнитном фазовом переходе.140

Заключение.144

Глава 5. Процессы на поверхности, распыляемой ионами химически активных газов.

Введение.146

5.1. Распыление диоксида кремния ионами аргона и азота.147

5.1.1. Экспериментальные результаты.148

5.1.2. Механизмы распыления диоксида кремния.155

5.2. Изучение поверхностного слоя кремния, модифицированного облучением ионами азота.157

5.2.1. Исследование приповерхностного слоя кремния, облученного ионами азота, методом ВИМС.158

5.2.2. Изучение состава поверхности кремния, облученного ионами азота при различных углах падения, методом РЭОС.163

5.2.3. Определение химического состояния приповерхностного модифицированного слоя методом РФЭС.165

5.2.4. Исследование процесса формирования нитрида кремния методом ИКФС.167

5.2.5. Строение и состав модифицированного слоя кремния, облученного ионами азота.173

5.3. Различия в распылении кремния ионами аргона и азота.174

Заключение.Ill

Глава 6. Особенности формирования рельефа на поверхности кремния при бомбардировке ионами азота.

Введение.179

6.1. Угловой диапазон формирования волнообразного рельефа.179

6.2. Влияние исходной топографии на поверхности на процесс формирования волнообразного рельефа.181

6.3. Микроскопическая модель образования волнообразного рельефа.186

6.4. Субмикронная модель эрозии. .190

6.4.1. Скорость эрозии элемента поверхности. .194

6.4.2. Уравнение субмикронной эрозии. .196

6.4.3. Решение уравнения субмикронной эрозии и его анализ. .198

Заключение.201

Глава 7. Использование распыления для получения поверхностных слоев с заданными свойствами.

Введение.202

7.1. Ионно-индуцированное фазообразование в системе Ni-Al.203

7.1.1. Методика проведения экспериментов.204

7.1.2. Экспериментальные результаты и их обсуждение.206

2. Ионно-ассистированное осаждение упрочняющих покрытий на основе тройных нитридных соединений.212

7.2.1. Состав покрытий. .214

7.2.2. Структура покрытий. .218

7.2.3. Микротвердость покрытий.221

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.225

Приложение.229

Литература.233

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность темы.

При взаимодействии ускоренных ионов с поверхностью твердых тел происходят процессы, представляющие как научный, так и практический интерес. Передача энергии ионов атомам мишени сопровождается поверхностными нарушениями и возникновением области каскада соударений атомов, глубина залегания которой определяется энергией падающих ионов. При этом происходит эмиссия атомных частиц в основном (распыление), возбужденном (ионно-фотонная эмиссия) и заряженном (вторично-ионная эмиссия) состояниях. Такие частицы несут информацию о составе поверхностных слоев, широко применяются для анализа поверхности твердых тел и напыления тонких пленок, в том числе, различных упрочняющих покрытий.

Ионная бомбардировка поверхности приводит к развитию рельефа, изменению кристаллической структуры и состава многокомпонентных мишеней. В случае применения в качестве первичных химически активных ионов в приповерхностном слое происходит образование химических соединений. При этом свойства модифицированных слоев могут существенно отличаться от объемных свойств твердого тела. В частности, их формирование приводит к увеличению эмиссии вторичных ионов и замедлению роста микрорельефа на поверхности. Этот результат широко применяется во вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС) для повышения чувствительности и улучшения послойного разрешения при анализе различных структур. Учитывая легкость управления параметрами ионного пучка (тип, энергия, плотность тока и др.), распыление твердых тел ионами химически активных газов также можно рассматривать в качестве инструмента для создания поверхностных слоев с заданными свойствами.

В последнее время большое внимание уделяется исследованию процессов формирования волнообразного рельефа (BP) на поверхности твердых тел при ионном облучении. Экспериментально установлено, что параметры рельефа (длина волны, амплитуда), а также доза облучения, при которой он зарождается, зависят от типа ионов и условий бомбардировки. Изучавшийся вначале, как фактор, снижающий послойное разрешение при ВИМС анализе, BP (механизм образования которого еще не совсем понятен) находит сегодня применение в нанотехнологиях в микроэлектронике и других областях.

Неравновесные процессы, происходящие при распылении мишени ионами инертных и химически активных газов, могут приводить к формированию различных фаз интерметаллических и химических соединений на границе раздела тонкопленочных структур или в тонких пленок в процессе их напыления. Исследование неравновесных процессов важно для разработки технологии получения покрытий на поверхности твердых тел, изменяющих микротвердость, износостойкость, коррозионную стойкость материалов.

Таким образом, процессы, происходящие при распылении поверхности твердых тел, находят широкое применение в современных технологиях и представляют научный и практический интерес.

Несмотря на то, что взаимодействие ионов с поверхностью твердых тел изучается в течение многих лет, механизмы некоторых явлений изучены недостаточно. Для распыления одноэлементных материалов ионами инертных газов существует несколько моделей, позволяющих рассчитывать коэффициенты распыления при различных углах падения первичных ионов, энергетическое и пространственное распределение распыленных атомов. Однако, распыление как одно-, так и многокомпонентных материалов ионами химически активных газов (кислород, азот), которые применяются в практическом ВИМС анализе, изучено недостаточно, как экспериментально, так и теоретически.

До сих пор не создано единой теории формирования вторичных ионов. Отсутствие ясного понимания механизмов образования вторичных ионов создает большие проблемы для проведения количественного анализа состава поверхности методом вторичной ионной масс-спектрометрии. Поэтому необходимо проведение экспериментальных и теоретических работ для оценки вкладов различных факторов во вторичную ионную эмиссию.

Для лучшего понимания механизмов эмиссии атомных частиц представляют интерес исследования, в которых эмиссия происходит с поверхности одного и того же образца, находящегося в различных фазовых состояниях, отличающихся известным изменением небольшого числа параметров. Это может осуществляться, например, при фазовых переходах первого и второго рода, когда происходит перестройка кристаллической и электронной структуры поверхностного слоя, а выход нейтральных и заряженных частиц практически не зависит от температуры внутри одной фазы. Изучение особенностей эмиссии атомных частиц в области фазовых переходов позволяет, во-первых, оценить вклад ряда параметров, определяющих распыление нейтральных и заряженных частиц. Во-вторых, дает возможность провести тестирование различных моделей распыления и вторичной ионной эмиссии.

Важные сведения о механизмах эмиссии нейтральных и заряженных частиц можно получить, применяя, в качестве первичных, ионы химически активных газов и изучая угловые зависимости распыления. В этом случае при вариации угла падения ионов изменяется химический состав и структура поверхностного слоя, из которого происходит эмиссия атомных частиц. Имеется небольшое количество работ, в которых изучается модифицированный ионной бомбардировкой слой мишени для кислородных пучков. В то же время, для анализа поверхности представляет интерес использование пучка ионов азота, формирования на ней рельефа и нитридов различных материалов (применяемых, в том числе в микроэлектронной технологии). Это требует проведение дополнительных исследований распыления поверхности ионами химически активных газов и сравнения с результатами, полученными для ионов инертных газов.

Цель и основные задачи работы.

Целью работы явилось исследование особенностей распыления твердых тел ионами инертных и химически активных газов в условиях протекания в образцах фазовых превращений, в результате которых изменяется кристаллическая структура, магнитные свойства и химический состав приповерхностных слоев.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1. Экспериментальное и теоретическое исследование температурной зависимости коэффициента распыления образцов в области полиморфного и магнитного фазовых переходов. Проведение, на основании общепринятых моделей распыления, анализа возможных причин изменения коэффициентов распыления.

2. Изучение влияние фазовых переходов I и II рода на вторичную ионную эмиссию с поверхности мишеней при использовании ионов инертных и химически активных газов. Оценка характера поведения полученных температурных зависимостей вторичной ионной эмиссии с точки зрения существующих моделей образования вторичных ионов и данных по распылению образцов, структуры и состава слоя, модифицированного ионной бомбардировкой.

3. Определение состава и структуры приповерхностного слоя образцов при их облучении ионами химически активных газов.

4. Выявление особенностей и исследование механизмов распыления полупроводников и диэлектриков ионами инертного и химически активного газа.

5. Исследование влияния состава и структуры поверхности, модифицированной ионным облучением, на образование волнообразного рельефа. Построение модели зарождения BP.

6. Изучение процессов ионного перемешивания и фазообра^ования на границе пленка - подложка, в том числе при повышенных температурах.

7. Оценка влияния низкоэнергетичной бомбардировки ионами активного газа на процесс напыления и свойства пленки, используемой в качестве упрочняющего покрытия.

Научная новизна работы.

В работе впервые получены следующие основные результаты.

1. Изучено распыление 4 f-nep входного металла - гадолиния в области магнитного фазового перехода. Установлено, что при переходе в парамагнитное состояние коэффициент распыления Gd увеличивается на 1015%. Для монокристаллического образца обнаружен узкий максимум температурной зависимости коэффициента распыления (У) в окрестности точки Кюри, более, чем в два раза, превосходящий значение Y в ферромагнитом состоянии. Рассчитана добавка к потенциалу взаимодействия атомов в ферромагнитном состоянии, вследствие косвенного обменного взаимодействия атомов Gd Предложено объяснение увеличения коэффициента распылении при переходе через точку Кюри, которое связывается с уменьшением энергии связи атомов на поверхности из-за изменения потенциала взаимодействия атомов в парамагнитном состоянии.

2. Исследовано поведение вторичной ионной эмиссии (ВИЭ) в области магнитного фазового превращения. Установлено, что при переходе образцов из ферро- в парамагнитное состояние происходит ступенчатое изменение ВИЭ, которое объясняется изменениями плотности электронных состояний вблизи уровня Ферми и энергии связи атомов на поверхности. Знак изменений ВИЭ при магнитном фазовом превращении является противоположным знаку изменения распыления.

3. Установлена возможность изменения магнитных свойств поверхностных слоев при бомбардировке никеля ионами химически активного газа. Измерения, выполненные с помощью РФЭС, показали, что в этом случае в поверхностном слое формируются химические соединения оксид и нитрид никеля, которые являются антиферромагнетиком и парамагнетиком, соответственно.

4. Проведенные исследования изменений состава и химического состояния приповерхностного слоя и остаточной атмосферы вблизи распыляемой поверхности позволили выявить присутствие чисто химического механизма распыления диоксида кремния ионами аргона и азота. Последний заключается в образовании в приповерхностном слое молекул SiO и NO, имеющих низкие значения энергии связи с поверхностью. В результате десорбции этих молекул коэффициент распыления диоксида кремния увеличивается по сравнению с Si.

5. Изучен процесс формирования поверхностного слоя при бомбардировке кремния ионами азота при различных энергиях и углах падения первичного пучка. Установлено, что при углах падения до 35° поверхностный слой представляет собой нитрид кремния, а при больших смесь кремния и нитрида кремния, причем доля последнего резко уменьшается с ростом угла падения ионов.

6. При изучении угловой зависимости коэффициента распыления Y(6) обнаружены особенности в случае распыления кремния ионами азота. При углах падения #>35° кривая Y(6) растет значительно быстрее с увеличением в при бомбардировке поверхности ионами азота по сравнению с ионами аргона. Этот результат связывается с уменьшением.средней энергии связи атомов на поверхности при увеличении угла падения ионов за счет увеличения доли кремния, имеющего меньшую энергию связи.

7. Выявлены факторы, ускоряющие процесс формирования волнообразного рельефа на поверхности при распылении кремния. Предложена модель эрозии твердых тел, которая предполагает зарождение BP при наличии на поверхности неоднородностей нанометрового масштаба.

Научная и практическая ценность работы.

1. В процессе выполнения работы было создано две экспериментальных установки (ИМИ РАН, г.Ярославль, Солфордский университет, Манчестер, Англия) для изучения процессов распыления и вторичной ионной эмиссии и взаимодействия высокоэнергетичных ионов с поверхностью методом Резерфордовского обратного рассеяния.

2. Проведенные исследования температурной зависимости распыления Gd позволили оценить вклад изменения энергии связи атомов на поверхности в распыление. Этот результат, с одной стороны, интересен с физической точки зрения, поскольку показывает, что даже незначительные изменения в потенциалах взаимодействия атомов в твердом теле могут привести к существенным вариациям коэффициента распыления. С другой стороны, этот факт необходимо иметь в виду при использовании ионов химически активных газов в качестве первичных, так как в этом случае ионная бомбардировка формирует приповерхностный слой с отличным от необлученной поверхности значением энергии связи.

3. Сравнение температурных зависимостей вторичной ионной эмиссии и распыления магнитных материалов позволило выявить роль энергии связи на выход вторичных ионов. Она сводится к тому, что, во-первых, влияет на поток распыляемых частиц. Во-вторых, при пересечении частицей поверхности высота потенциального барьера во многом определяет значение одного из основных параметров формирования вторичных ионов в модели электронного туннелирования - нормальную составляющую скорости частицы. Полученные результаты необходимо учитывать при практическом ВИМС анализе магнитных материалов.

4. Обнаруженное в работе влияние типа первичных ионов на температурную зависимость вторичной ионной эмиссии магнитных материалов указывает на возможность создания на поверхности слоев, сравнимых с длиной проективного пробега ионов, с магнитными свойствами, отличных от объемных. Этот результат может использоваться при получении многослойных магнитных структур.

5. Изучение приповерхностных слоев кремния, облученного ионами азота, показывает, что ионная бомбардировка может использоваться для формирования барьерных слоев S13N4 в микроэлектронике. При этом, толщина и стехиометрический состав слоя зависят от легко управляемых параметров пучка.

6. Выполненное в работе моделирование развития рельефа на поверхности кремния при бомбардировке ионами азота может применяться при создании наноструктур в микроэлектронике.

7. Показана возможность получения защитных покрытий формированием интерметаллических соединений ионным перемешиванием металлов пленки и подложки при повышенных температурах. Состав покрытия определяется толщиной пленки, дозой облучения и температурой подложки. Толщина покрытия может значительно превосходить проективный пробег ионов.

Защищаемые положения.

1. Полиморфное превращение кристаллической решетки кобальта из гексагональной плотноупакованной в гранецентрированную кубическую сопровождается увеличением коэффициента Со распыления почти в 1,5 раза. Этот результат объясняется изменением прозрачности монокристалла кобальта при фазовом переходе I рода.

2. При переходе гадолиния из ферро- в парамагнитное состояние коэффициент распыления увеличивается на 10-15%. При этом, в окрестности точки Кюри наблюдается максимум температурной зависимости коэффициента распыления примерно в два раза превосходящий его значение в ферромагнитном состоянии. Увеличение распыления в парамагнитном состоянии связано с существованием отрицательной добавки к потенциалу взаимодействия атомов в ферромагнитном состоянии, возникающей вследствие косвенного обменного взаимодействия атомов Gd. Ее исчезновение при температуре выше точки Кюри приводит к уменьшению энергии связи атомов на поверхности, что обеспечивает увеличение распыления в парамагнитном состоянии.

3. Изменение вторичной ионной эмиссии магнитных материалов при переходе из ферро- в парамагнитное состояние имеет обратный знак к тому, что получено для распыления нейтральных атомов. Это объясняется тем, что коэффициенты распыления и ВИЭ имеют противоположную зависимость от энергии связи атомов на поверхности. В то время как распыление увеличивается с уменьшением энергии связи, ВИЭ - уменьшается. Оценки, выполненные в рамках моделей ВИЭ, включающих энергию связи атомов на поверхности, дают хорошее количественное согласие с полученными экспериментальными результатами. Бомбардировка поверхности никеля ионами химически активных газов изменяет магнитные свойства поверхности.

4. При распылении диоксида кремния ионами аргона и азота необходимо в дополнение к каскадному механизму рассматривать химический механизм распыления. В приповерхностном слое происходит образование газовых молекул SiO и NO, слабо связанных с поверхностью. Их десорбция значительно увеличивает скорость распыления образца.

5. Облучение образцов ионами азота формирует модифицированный приповерхностный слой. Состав и структура слоя определяется углом падения ионов, а толщина зависит от энергии и угла падения ионов. Для кремниевой мишени при углах падения в<35° модифицированный слой представляет собой нитрид кремния, а при больших - смесь кремния и нитрида кремния, причем доля последнего резко уменьшается с ростом угла падения ионов.

6. Угловая зависимость коэффициента распыления кремния ионами азота характеризуется аномально быстрым (по сравнению с распылением поверхности ионами аргона) ростом коэффициента распыления при увеличении угла падения ионов. Поведение кривой Y(6) объясняется уменьшением средней энергии связи при изменении в из-за увеличения доли кремния в приповерхностном слое с ростом угла падения ионов, энергия связи атомов которого почти в два раза меньше, чем для нитрида кремния.

7. Образование волнообразного рельефа при распылении кремния ионами азота происходит в диапазоне углов падения, для которого характерен резкий рост зависимости Y(Q). Наличие рельефа на исходной поверхности значительно ускоряет зарождение BP. Предложена модель эрозии, учитывающая зависимость коэффициента распыления от локального угла падения ионов и размеров на поверхности. Получено уравнение, описывающее зарождение BP, которое имеет волновое решение, если на поверхности существуют неоднородности субмикронного масштаба.

Апробация.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Симпозиуме по взаимодействию атомных частиц с поверхностью твердых тел (Ташкент, 1979), IX International Conference on Atomic Collisions in Solids (Lyon, France, 1981), X International Conference on Atomic Collisions in Solids (Lyon, France, 1983), X International Vacuum Congress (Madrid, Spain, 1983), Всесоюзном семинаре "Диагностика поверхности ионными пучками", (Одесса, 1990), XI Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 1993), I Всероссийской научно- технической конференции «Микроэлектроника» (Москва, 1994), XII Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 1995), XIII International Vacuum Congress (Yokohama, Japan, 1995), IX International Conference of Ion Beam Modification of Materials (Canberra, Australia, 1995), I Республиканской конференции по физической электронике (Ташкент, Узбекистан, 1995), Юбилейной конференции "Структура и свойства кристаллических и аморфных материалов" (Нижний Новгород, 1996), XI International Workshop on "Inelastic Ion Surface Collisions" (Wangerooge,

Germany, 1996), XIII Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью, (Звенигород, 1997), E-MRS 98 (Strasbourg, France, 1998), VII Межнациональном совещании "Радиационная физика твердого тела" (Москва, 1998), II Всероссийской научно-технической конференции "Микро- и наноэлектроника" (Москва, 1998), XIV Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 1999), XV Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 2001), XVI Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 2003), XVII Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Звенигород, 2005), XXXVI Международной конференции "Физика взаимодействия заряженных частиц с кристаллами" (Москва, 2006), I Всероссийской конференции "Физические и физико-химические основы ионной имплантации" (Н.Новгород, 2006).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано свыше 50 работ, список основных из которых приведен в конце автореферата.

Вклад автора.

Личный вклад автора в работы, написанные в соавторстве и вошедшие в диссертацию, является определяющим.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и приложения. Она содержит 257 страниц текста, в том числе 71 рисунок и список литературы из 258 наименований.

Основные выводы работы:

1. Созданы две экспериментальные установки для исследования

- процессов распыления твердых тел ионами инертных и химически активных газов низких энергий методом масс-спектрометрии вторичных ионов, нейтральных распыленных частиц и десорбированных с поверхности образца при ионной бомбардировке;

- процессов распыления и ионного перемешивания с анализом in situ образцов методом Резерфордовского обратного рассеяния.

2. Установлено увеличение примерно в 1,5 раза коэффициента распыления монокристалла кобальта при ГПУ-»ГЦК перестройке кристаллической решетки. Изменение распыления Со при полиморфном превращении объяснено уменьшением прозрачности кристалла в ГЦК фазе, что подтверждается хорошим совпадением экспериментально полученных результатов с оценками, выполненными в рамках имеющейся теории распыления.

3. Обнаружено возрастание коэффициента распыления гадолиния при переходе гадолиния из ферро- в парамагнитное состояние. Величина изменения составляет ~15% и слабо зависит от типа первичных ионов инертных газов. В окрестности точки Кюри температурная зависимость коэффициента распыления имеет острый максимум, который почти в два раза превышает коэффициент распыления в парамагнитном состоянии.

4. Предложено объяснение изменения коэффициента распыления при магнитном превращении, связанное с увеличением потенциала взаимодействия и, как следствие, энергии связи атомов на поверхности в ферромагнитном состоянии. Приведены количественные оценки возможного изменения энергии связи, основанные на расчете изменения межатомного потенциала взаимодействия при переходе Gd из ферро- в парамагнитное состояние, которые хорошо согласуются с полученными экспериментальными результатами.

5. Обнаружено, что при облучении образцов ионами инертных газов выход вторичных ионов уменьшается на ~40% при полиморфном а-^/3 превращении в поликристаллическом кобальте и переходе моно- и поликристаллического никеля из ферро- в парамагнитное состоянии. В то же время, такое превращение в FeCoNi сплаве сопровождается увеличением ВИЭ на ~50% . Знаки изменения эмиссии вторичных ионов противоположны изменению коэффициентов распыления этих образцов в области фазовых переходов.

6. Анализ полученных и имеющихся экспериментальных данных и существующих моделей образования ВИЭ дает основание заключить, что существенную роль в поведении температурной зависимости ВИЭ в области фазовых переходов играют изменения энергии связи атомов на поверхности Еь при таких превращениях. Оценки, выполненные в рамках моделей, включающих эту величину в явном виде, хорошо согласуются с полученными результатами по изменению ВИЭ при магнитном фазовом переходе.

7. Установлено, что облучение поверхности никеля ионами химически активных газов кислорода и азота существенным образом изменяет характер поведения температурной зависимости ВИЭ f (Т) в области магнитного фазового превращения. В этом случае исчезают особенности выхода вторичных ионов в окрестности точки Кюри. Полученные результаты позволяют, во-первых, рассматривать вторичную ионную эмиссию в качестве метода исследования магнитного состояния поверхности образцов при их облучении ионами инертных газов. Во-вторых, дают возможность использовать бомбардировку магнетиков ионами химически активных газов для изменения магнитныч свойств приповерхностного слоя (толщина которого определяется энергией и углом падения ионов).

8. Показано, что в распылении диоксида кремния ионами аргона и азота, наряду с каскадным механизмом, принимает участие химический механизм распыления, который заключается в образовании и десорбции газовых молекул SiO и NO. Это приводит к тому, что скорость распыления Si02 ионами Аг+ практически такая же, как скорость распыления Si, а ионами N2+ почти в два раза выше. При этом энергия связи атомов на поверхности Si почти в два раза выше по сравнению с Si02.

9. Исследования состава приповерхностного слоя, выполненные различными методами анализа поверхности, показали, что бомбардировка кремния ионами азота приводит к формированию в вблизи поверхности слоя сплошного нитрида кремния при углах падения в<35°. При больших углах падения приповерхностный слой представляет собой смесь аморфного Si и Si3N4.

10. Обнаружено существенное различие в поведении угловой зависимости коэффициентов распыления кремния ионами аргона и азота. Показано, что это различие обусловлено изменением энергии связи атомов на поверхности при увеличении 0 в случае бомбардировки поверхности пучком ионов N2+, что и приводит к значительно более быстрому росту коэффициента распыления Si ионами N2+, чем ионами Аг+.

11. Предложена модель эрозии поверхности, которая объясняет образование волнообразного рельефа при наличии на ней топографических неоднородностей субмикронного масштаба. В основе модели лежит учет зависимости коэффициента распыления не только от локального угла падения ионов, но и от продольной координаты на поверхности в плоскости падения пучка. Результат моделирования подтвержден экспериментально при изучении процесса зарождения волнообразного рельефа на исходной поверхности, имеющей топографические неоднородности.

12. Показано, что облучение поверхности ионами инертных и химически активных газов позволяет получать защитные покрытия с заданными составом и свойствами. Бомбардировка пленок металлов ионами инертных газов при повышенных температурах дает возможность получения интерметаллических покрытий, состоящих из материалов пленки и подложки. При этом состав покрытия определяется толщиной пленки, дозой

228 облучения и температурой, а его толщина может значительно превосходить проективный пробег ионов.

Бомбардировка напыляемых металлических пленок ионами азота низкой энергии дает возможность получать нитридные тройные и двойные покрытия на основе титана и хрома с высокими значениями микротвердости и коррозионной износостойкостью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Под ред. Р. Бериша -М.Мир. 1984, т.1,-336 с.

2. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Под ред. Р. Бериша Р.-М.:Мир, 1986, т.2.-484 с.

3. Евдокимов И.Н., Молчанов В.А., Одинцов Ф.Д., Чичеров В.М. Влияние тепловых колебаний кристаллической решетки на анизотропию коэффициентов распыления и ионно-электронной эмиссии монокристаллов. ДАН СССР, 1967, т.177, с. 550-556.

4. Мартыненко Ю.В. Об угловых зависимостях распыления и ионно-электронной эмиссии монокристаллов. Изв. АН СССР сер. физ., 1966, т. 30, с. 1974-1982.

5. Пугачева Т.С., Сафарбаев И. Влияние температуры на распределение по длинам цепочек коррелированных столкновений, возникающих в каскадах при облучении кристаллов меди. ФТТ, 1967, т. 9, с. 659-661.

6. Юрасова В.Е., Черныш B.C., Кувакин М.В., Шелякин Л.Б. Изменение распыления монокристалла никеля при переходе через температуру Кюри. -Письма в ЖЭТФ, 1975, т.21, с. 197-199.

7. Chernysh V.S., Kuvakin M.V., Yurasova V.E. Sputtering and secondary ion emission of ferromagnetics near Curie point. In: Contr. Papers "Physics of ionized gazes", Dubrovnic, 1976, p. 245-246.

8. Черныш B.C. Температурные эффекты при взаимодействии ионных пучков с монокристаллами.-Дисс. канд. физ.-мат. наук Москва, 1975.-156 с.

9. Dziurda W., Gabla L., Pedris R., Tuleta M. Phase transition on Ni (111) surface in presence of oxygenous environment. Surf. Sci., 1981, v. 105, p. L277-L280.

10. Новикова С.И. Термическое расширение твердых тел. -М.:Наука, 1974. -291с.

11. Белов К.П. Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнитных материалах. М.: ГИТ Л, 1951. - 279 с.

12. Alers G.A., Neighbours J.R., Sato Н. Temperature dependent magnetic contributions to the high field elastic constants of Ni and Fe-Ni alloy. J. Phys. Chem. Solids, 1960, v. 13, p. 40-44.

13. Girifalco H., Weizer V.G. Application of the potential function to cubic metals. Phys. Rev., 1959, v. 114, p. 687-690.

14. Кувакин M.B., Лусников A.B. Взаимодействие двух атомов никеля с различными ориентациями спинов. Матер. V Всесоюзн. конф. "Взаимодействие атомных частиц с твердым телом Минск, 1978, т. 3, с. 3639.

15. Кувакин М.В. некоторые задачи теории распыления. Дисс. канд. физ.-мат. наук. - Москва, 1979. - 147 с.

16. Sigmund P. Collision theory of displacement damage, ion range and sputtering. Rev.Roum.Phys., 1972, v. 17, p. 823-1105.

17. Кувакин M.B., Лусников A.B. Приближенный метод в классической теории рассеяния для степенных потенциалов. Письма в ЖТФ, 1979, т. 5, с. 179-182.

18. Jackson D.P. Binding energies in cubic metal surfaces. Rad. Effects, 1973, v.18. p. 185-189.

19. Гарбер В.И., Федоренко A.M. Фокусировка атомных столкновений в кристаллах. УФН, 1961, т. 83, с. 385-432.

20. Кувакин М.В., Харламочкин Е.С., Юрасова В.Е. Расчет распыления по фокусонной модели. ФТТ, 1978, т.20, с. 2055-2061.

21. Родионов Ю.Л., Исфиндияров Г.Г., Сарсенбин А.И. Упорядочение железо-никелевых сплавов. ФММ, 1979, т. 48, с. 979-985.

22. Меньшиков А.З., Шестаков В.А. Магнитные неоднородности в инварных железо-никелевых сплавах. ФММ, 1977, т. 43, с. 722-733.

23. Меньшиков А.З., Шестаков В.А., Сидородов С.К. Критическое рассеяние нейтронов в инварных железо-никелевых сплавах. ЖЭТФ, 1976, т. 70, с. 163-171.

24. Уманский СЛ., Скаков Ю.А. Физика металлов. М.: Атомиздат, 1978. -352 с.

25. Chernysh V.S., Johansen A., Sarholt-KristensenL. Sputtering yield measurements on h.c.p.and f.c.c. cobalt. Rad.Eff. Lett., 1980, v. 57, p. 119-124.

26. Йохансен А., Йохансен Э., Сахольт-Кристенсен Л., Черныш B.C. Исследование распыления монокристалла кобальта. Матер. VI Всесозн. конф. "Взаимодействие атомных частиц с твердым телом'1, Минск, 1981, т. 1, с. 143-148.

27. Onderdelinden D. Single crystal sputtering including the channeling phenomenon. Can. J. Phys., 1968, v. 46, p. 739-745.

28. Черепин B.T. Ионный зонд. Киев: Наукова думка, 1981. - 328 с.

29. Васильев М.А., Иващенко Ю.Н., Черепин В.Т. Влияние температуры металлической мишени на вторичную ионно-ионную эмиссию. Тез.докл. XV Всесозн. конф. по эмиссионной электр., Киев, 1973, т. 2, с. 170-172.

30. Абакумов А.И., Васильев М.А., Косячков А.А., Кувакин М.В., Черепин В.Т., Черныш B.C., Юрасова В.Е. Изменение вторичной ионной эмиссии при переходе через точку Кюри. Письма в ЖТФД975, т. 1, с.945-948.

31. Абакумов А.И., Васильев М.А., Косячков А.А., Кувакин М.В.,Черепин В.Т., Черныш B.C., Юрасова В.Е. Вторичная ионная эмиссия металлов при фазовых переходах второго рода. Сб. докл. XVI Всес. конф. по эмиссионной электронике, Махачкала, 1976, ч.2, с.201.

32. Chernysh V.S., Kuvakin M.V., Yurasova V.E. Sputtering and secondary ion emission of ferromagnetics near Curie point. Proc. of the VIII Intern. Symp. Physics of Ionized Gases, Dubrovnuk, 1976, p. 245.

33. Honda F., Fucuda V., Ni S.S., Rabalais J.W. Temperature dependence of positive secondary ion yields from Fe, Co, Ni, Cu and Oio.sNio.s- Appl. Surf. Sci., 1980, v. 6, p. 170-172.236 .

34. Betz G. Alloy sputtering. Surf. Sci., 1980, v. 92, p. 283-309.

35. Орликовский А.А. Плазменные процессы в микро- и наноэлектронике. Часть 2. Плазмохимические реакторы нового поколения и их применение в технологии микроэлектроники. Микроэлектроника, 1999, т. 28, с. 415-426.

36. Амиров И.И. Ионно-химическое травление окиси кремния в многокомпонентной плазме. Матер. 13 Межд. конф. ВИП, Москва, 1997, т. 2, с. 149- 152.

37. Economou D.J. Modelling and simulation of plasma etching reactors for microelecntronics. Thin Sol. Films, 2000, v. 365, p. 348-367.

38. Samukawa S. Development of high-density plasma reactor for high-performance processing and future prospects. Appl. Surf. Sci., 2002, v. 192, p. 216-243.

39. Eggenstein F., Senf F., Zeeschke Т., Gudat W. Cleaning of contaminated XUV-optics of BESSY II. -NIMA, 2001, v. 467, p. 325-328

40. Hu J.S., Li J.G., Wang X.M. Oxygen glow discharge experiment to remove deposited layers and release trapped hydrogen isotopes in HT-7 superconducting tokamak. J. Nucl. Mater., 2006, v. 350, p. 9-18.

41. Акишин А.И., Виргильев Ю.С., Черник B.H. Эрозия углеродных материалов различной структуры и состава в потоках кислородной плазмы. -Изв. РАН,сер. физ., 2002, т. 66, с. 605-609.

42. Акишин А.И., Виргильев Ю.С., Черник В.Н. Эрозия углеситала в потоках кислородной плазмы при высоких температурах. Изв. РАН,сер. физ., 2004, т. 68, с. 437-439.

43. Hopf С., Schluter., Jacob W. Chemicfl sputtering of carbon films by argon ions and molecular oxygen at cryogenic temperatures. Appl. Phys. Letters, 2007, v. 90, p. 224106-224109.

44. Wilson R.G., Stevie F.A., Magtt C.W. Secondary Ion Mass Spectrometry. -New York, John Wiley& Sons, 1989. 852 p.

45. Смирнов В.К. Ионно- электронно-зондовый анализ структур СБИС. -Дисс. докт. физ.-мат. наук. Ярославль, 1995. - 315 с.

46. Tsunoyama К., Suzuki Т., Ohashi Y., Kishidaka H. Sputteing of mttals with 20 keV 02+ characteristic etch patterns and spttered atom yields. Surf. Interf. Anal., 1980, v. 2, p. 212-216.

47. Wittmaack K., Poker D.B. Interface broadening in sputer depth profiling through alternating layers of isotopically purified silicon. 1. Experimental results. -NIMB, 1990, v. 47, p. 224-235.

48. Kilner J.A., Chater R.J., Hemment P.L.F., Peart R.F., Reeson K.J., Arrowsmith R.P., Davis J.R. SIMS analysis of buried silicon nitride layers formed by high dose implantation of 14N and 15N. NIMB, 1986, v. 15, p. 214-217.

49. Reuter W. A SIMS -XPS study on silicon and germanium under 02+ bombardment. NIMB, 1986, v. 15, p. 173-175.

50. Wittmaack K. The effect of the anglt of incidence on secondary ion yields of oxygen-bombarded solids. -NIM, 1983, v. 218, p. 307-311.

51. Homma Y., .Maruo T. Comparison of beam-induced profile broadening effects of galium and copper in oxygen-bombarded silicon. Surf. Interf. Anal., 1989, v. 14, p. 725-729.

52. Beyer G.P., Patel S.B., Kilner J.A. A SIMS study of the altered layer in Si1 ftusing 02 primaries at various angles of incidence. NIMB, 1994, v. 85, p. 370373.

53. Petravic M., Williams J.S., Svenson B.G., Conway M. Ion beam indused nitridation and oxidation of silicon. Proc. of 11 Intern. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS XI / Eds. G. Gillen et.al., Chichester: Wiley, 1998, p. 331-334.

54. Шелякин Л.Б., Шульце Р.-Д. Г., Юрасова В.Е. Некоторые особенности формирования поверхностной структуры монокристаллов при ионной бомбардировке. Физика плазмы, 1975, т. 1, с. 488-495.

55. Carter G., Nobes M.J., Whitton J.L., Tanovic L., Williams J.S. Experimental and theoretical studies of bombardment induced surface changes. Proc. VII Intern. Conf. on Atomic collisions in solids, Moscow, 1977, p. 178-182.

56. Stevie F.A., Kahora P.M., Simons D.S., Chi P. Secondary ion yield changes in Si and GaAs due topography changes during 02+ or Cs+ ion bombardment. J. Vac. Sci. Technol., 1988, v. A7, p. 76-80.

57. Смирнов B.K., Курбатов Д.А., Потапов E.B., Жохов А.В. Локализованные по глубине изменения вторично-ионной эмиссии кремния при бомбардировке поверхности ионами N2+. Поверхность, 1993, № 10, с. 65-73.

58. Smirnov V.K., Kibalov D.S., Krivelevich S.A., Lepshin P.A., Potapov E.V., Yankov R.A., Skorupa W., Makarov V.V., Danilin A.B. Wave-ordered structures formed on SOI wafers by reactive ion beams.- NIMB, 1999, v. 147, p. 310-315.

59. Carter G. The physics and applications of ion beam erosion. J. Phys. D: Appl. Phys., 2001, v. 34, p. R1-R22.

60. MakeevM.A., Cuerno R., Barabasi A.-L. Morphology of ion-sputtered surfaces. NIMB, 2002, v. 197, p. 185-227.

61. Karen A., Okuno K., Soeda F., Ishitani A. A study of secondary ion yield change on the GaAs surface caused by the 02+ ion beam induced rippling. - J. Vac. Sci. Technol., 1991, v. A9, p. 2247-2252.

62. Wittmaack K. Effect of surface roughening on secondary ion yields and erosion rates of silicon to oblique oxygen bombardment. J. Vac. Sci. Technol., 1990, v. A8, p. 2246-2250.

63. Wittmaack K. Artifacts in low-energy depth profiling using oxygen primary ion beam. Dependence on impact angle and oxygen flooding conditions. J. Vac. Sci. Technol., 1998, v. B16, p. 2776-2784.

64. Vajo J.J., Doty R.E., Cirlin E.H. Influence of 02+ energy, flux and fluency on the formation and growth of sputtering-induced ripple topography on silicon. J. Vac. Sci. Technol., 1996, v. A14, p. 2709-2720.

65. Смирнов В.К., Лепшин П.А., Кривелевич С.А., Кибалов Д.С. Зависимость процесса рельефообразования при бомбардировке кремния ионами азота от энергии и угла бомбардировки. неорганические материалы, 1998, т. 34, с. 1081-1084.

66. Лепшин П.А. Исследование закономерностей формирования волнообразных микро- и наноструктур ионными пучками на поверхности кремния. Дисс. канд. физ.-мат. наук. - Ярославль, 1999. - 150 с.

67. Chini .К., Sanyal М.К., Bhattacharyya S.R. Energy dependent wavelength of the ion-induced nanoscale ripple. Phys. Rev., 2002, v. B66, p. 153404-1-4.

68. Carter G., Vishnyakov V. Ne+ and Ar+ ion bombardment induced topography on Si. Surf. Interf. Anal., 1995, v. 78, p. 514-520.

69. Carter G., Vishnyakov V.M., Martynenko Yu.V., Nobes M.J. The effects of ijn species and target temperature on topography development on ion bombarded Si. J Appl. Phys., 1995, v. 78, p. 3559-3565.

70. Carter G., Vishnyakov V.M., Nobes M.J. Ripple topography development on ion bombarded Si. NIMB, 1996, v. 115, p. 440-445.

71. Кривелевич C.A., Кибалов Д.С., Лепшин П.А., Смирнов В.К. Влияние температуры на структуру поверхности при взаимодействии ионных пучков. ФХОМ, 1998, №2, с. 27-32.

72. Elst К., Vandervorst W. Influence of the composition of the altered layer on the ripple formation. J/ Vac/ Sci. Technol., 1994, v. A12, p. 3205-3216.

73. Elst K. The analysis of Si-based structures with ion mass spectrometry. Physical aspects related to the use of oxygen bombardment. Ph.D. Thesis, Antwerpen, Belgium, 1993.- 273 p.

74. Vishnyakov V.M., Carter G., Goddard D.T., Nobes M.J. Topography development on selected inert gas and self -ion bombarded Si. Vacuum, 1995, v. 46, p. 637-643.

75. Mayer T.M., Chason E., Howard A.J. Roughening instability and ion-induced viscous relaxation on Si02 surfaces. J. Appl. Phys., 1994, v. 76, p. 1633-1643.

76. Chason E., Chan W.L. Kinetic mechanism in ion-induced ripple formation on Cu (001) surfaces. -NIMB, 2006, v. 242, p. 232-236.

77. Rusponi S., Boragno C., Valbusa U. Ripple structure on metal surfaces induced by ion sputtering. Phys. Low-Dim. Struct., 1998, v. 11/12, p.55-64.

78. Андрианова H.H., Борисов A.M., Машкова E.C, Немов A.C. Исследование рельефа, развивающегося на поверхности поликристаллической меди при высокодозном распылении ионами аргона. -Поверхность, 2005, №3, с. 73-82.

79. Sigmund Р. J. Mater. Sci., 1973, v. 8, p. 1545.

80. Курант P. Уравнения с частными производными. М.: Мир, 1964. - 830 с.

81. Bradley R.M., Harper J.M.E. Theory of ripple topography induced by ion bombardment. J. Vac. Sci. Technol., 1988, v.A6, p. 2390-2395.

82. Makeev M.A., Barabasi A.-L. Ion-induced diffusion in ion sputtering. Appl. Phys. Lett., 1997, v. 71, p. 2800-2804.

83. Carter G. The effect of surface height derivative processes on ion bombardment induced ripple formation. Phys. Rev., 1999, v. B59, p. 1669-1672.

84. Carter G. Viscoelastic relaxation and sputter-depth profiling of amorphous materials. SIA, 1997, v. 25, p.36-40.

85. Volkert C.A. Density changes and viscous flow during structural relaxation of amorphous silicon. J. Appl. Phys., 1993, v. 74, p. 7107-7113.

86. Rudy A.S., Smirnov V.K. A model of wave-like structures formed by ion sputtering of amorphous materials. Physica Status Solidi (b), 1999, v. 213, p. Rl-R2.

87. Белов К.П„ Белянчикова M.A., Левитин Р.З., Никитин C.A. Редкоземельные ферро- и антиферромагнетики. -М.: Наука, 1965. 319 с.

88. Плешивцев Н.В. Катодное распыление. М.: Атомиздат, 1968. -240 с.

89. Andersen Н.Н., Bay H.L. Sputtering yield measurements. Institute of Physics of Aarhus. 1980.-148 p.

90. Евдокимов C.A., Поп C.C., Дробнич В.Г., Запесочный И.П. Контроль покрытий мишеней адсорбатами в экспериментах по ионно-фотоннойэмиссии. Тез. Докладов Всесоюзного семинара "Вторичная ионная и ионно-фотонная эмиссия", Харьков, 1980, с. 98-100.

91. Veisfeld N., Geller J.D. Ion sputtering yields measurements for submicrometer thin films. J. Vac. Sci. Technol. A, 1988, v. 6, p. 2077-2081.

92. Бачурин В.И, Гаврилов Э.Л., Никитин A.M. Установка для исследования распыленных частиц методом масс-спектрометрии. Матер. 11 Межд. конф. ВИЛ, Москва, 1993, т.1, с.153-155.

93. Lipinsky D., Jede R., Ganshow О., Bennighoven A. Performance of a new optics for quasisimultaneous secondary ion, secondary neutral and residual gas mass specnrometry. J. Vac. Sci. Technol., 1985, v. A3, p. 2007-2017.

94. Smirnov V.K., Simakin S.G., Potapov E.V., Makarov V.V. SIMS depth profiling of delta doped layers in silicon. Surf. Interf. Anal., 1996, v. 7, p. 523535.

95. Colligon J.S., Farrel G., Bachurin V.I., Yurasova V.E. RBS/Ion implanter facility for in-situ ion-surface studies. Radiat. Eff., 1996, v. 138, p. 195-202.

96. Бандурин Ю.А.Бачурин В.И., Дробнич В.Г., Поп С.С., Черныш B.C., Юрасова В.Е. Ионно-фотонная эмиссия кобальта при полиморфном превращении. Письма в ЖТФ, 1982, т.8, вып. 12, с. 760-763.

97. Bandurin Y.A., Drobnich V.G., Pop S.S., Chernysh V.S., Yurasova V.E. Ion-photon emission of Co during polimorthic transition. Proceeding of X Vacuum Congress, Madrid, 1983, p. 73 -74.

98. Alsen Z.R., Lee B.W., Ignatiev A., Van Hove M.A. The state of the surface martensitically transforming cobalt single crystals. Solid State Commun., 1978, v. 25, p. 641-644.

99. Thomas G:E. Bombardment-induced light emission.- Surf. Sci., 1979, v. 90, p. 381-416.

100. Dzioba S., Kelly K. On the kinetic energies of sputtered excited particles. -Surf. Sci., 1980, v. 100, p. 119-134.

101. Бачурин В.И., Журавский В.Е., Харламочкин Е.С., Юрасова В.Е. Распыление гадолиния в ферромагнитном и парамагнитном состоянии. -Письма в ЖТФ, 1981, т.7, с. 730-733.

102. Bachurin V.I., Kharlamochkin E.S., Kuvakin M.V., Yurasova V.E. Temperature dependence of the sputtering of gadolinium in magnetic phase transition. In: Phenomena in ionized gases: Contr. Papers XVI ICPIG, Minsk, 1981, v. 1, p. 465-466.

103. Bachurin V.I., Kharlamochkin E.S., Kuvakin M.V., Yurasova V.E. Temperature dependence of the sputtering of some rareearth metals. Resumes of Int. conf. "Collizuions Atomiques daus les Solides", Lyon, 1981, p. 79.

104. Тейлор К., Дарби M. Физика редкоземельных элементов. М.: Мир, 1974. .374 с.

105. Robinson М.Т., Southern A.L. Sputtering experiments with 1 to 5 keV Ar+ ions. Monocrystall targets of the hexagonal metals Mg, Zn, Zr, Cd. J. Appl. Phys., 1968, v. 39, p. 3463-3475.

106. Lechman C., Sigmund P. On the mechanism of sputtering. Phys. Rev. Letters, 1977, v. 39, p. 1636-1639.

107. Sales B.C., Cabera A.L., Maple M.B. Oxidation of nicel in the vicinity of its Curie temperature. Solid State Commun., 1979, v. 30, p. 119-124.

108. Sales B.C., Cabera A.L., Maple M.VB. Oxidation of iron in the vicinity of its Curie temperature. Solid State Commun., 1979, v. 30, p. 119-124.

109. Mehta R.S., Dresselhause M.S. Magnetic phase dependence of nicel-CO reaction. Phys. Rev. Letters, 1979, v. 43, p. 970-973.

110. Sales B.C., Turner J.E., Maple M.B. Sublimation rate of cobalt near its Curie temperature. Phys. Rev. Letters, 1980, v. 44, p. 586-590.

111. Вонсовский C.B. Магнетизм. M.: Наука, 1971. - 1032 с.

112. Кувакин M.B., Харламочкин Е.С., Бачурин В.И. Изменение межатомного потенциала взаимодействия в гадолинии при магнитном фазовом переходе. Поверхность, 1982, №3, с. 89-92.

113. Erginsoy С., Vineyard G.H., Englert A. Dynamics of radiation damage in body-centered cubic lattice. Phys. Rev., 1964, v. 133, p. 595-606.

114. Ruderman M.A., Kittel C. Inderect exchange coupling of nuclear magnetic moments by conduction electrons. Phys. Rev., 1954, v. 96, p. 99-102.

115. Kasuya T. A theory of metallic ferro- and antiferromagnetism. Progr. Theor. Phys. (Kyoto). 1956, v. 16, p. 45-57.

116. Yosida K. Magnetic properties of Cu-Mn alloys. Phys. Rev., 1957, v. 106, p. 893-898.

117. Мосунов A.C., Промахов A.A., Юрасова B.E. Влияние потенциала взаимодействия на распыление ферромагнетиков. Известия РАН, сер. физ., 1998, т. 62, с. 1437-1440.

118. Yurasova V.E. Emission of secondary particles during ion bombardment of metals in the phase transition region-part 1. Sputtering. Vacuum, 1983, v.33, p. 565-578.

119. Dresselhaus M.S. New morphological transition at Curie temperature. -Nature, 1981, v. 292, p. 196-197.

120. Thapliyal H.V., Blakely J.M. Reconstruction of stepped nicel surfaces. J. Vac. Sci. Technol., 1978, v. 15, p. 600-605.

121. Hamilton J.C., Jach T. Structural phase transitions in nicel at the Curie temperature. Phys. Rev. Letters, 1981, v. 46, p. 745-748.

122. Mosunov A.S., Ivanenko O.P., Kuvakin M.V., Yurasova V.E. Computer simulation of surface reconstruction and relaxation of Ni single crystal faces in ferro- and paramagnetic states. Vacuum, 1992, v. 43, p. 785-789.

123. Евдокимов И.Н. Влияние адсорбции кислорода на закономерности рассеяния ионов кристаллом никеля (110). Тез. Докл. Всесоюзн. семинара "Вторичная ионная и ионно-фотонная эмиссия", Харьков, 1980, с. 166-168.

124. Евдокимов И.Н. Рассеяние ионов поверхностью монокристалла никеля вблизи точки Кюри. Письма в ЖТФ, 1980, вып. 3, с. 186-189.

125. Кондратьев В.В., Пущин В.Г., Романова P.P., Тяпкин Ю.Д., Юрчиков Ю.Ю. Исследования структуры у и а-фаз в сплавах Fe-Ni вблизи точки мартенситного превращения. ФММ, 1978, т. 45, с. 771-782.

126. Кондратьев В.В., Пущин В.Г., Романова P.P., Тяпкин Ю.Д., Юрчиков Ю.Ю. О динамическом и квазистатическом характере смещений атомов. -ФММ, 1978, т. 45, с. 1009-1014.

127. Девятко Ю.Н., Маклецов А.А., Пивоваров А.Н., Троян В.И. Вклад локального разогрева в процессы распыления магнитных материалов вблизи точки Кюри. Изв. РАН, сер.физ., 1996, т. 60, с. 177-183.

128. Devyatko Yu.N., Rogozhkin S.V. Theoretical aspects of magnetic materials near theCurie point. Vacuum, 2002, v. 66, p. 123-132.

129. Акимов Д.Я., Шелякин Л.Б., Юрасова В.Е. Пространственной распределение распыленных частиц при магнитном фазовом переходе монокристалла никеля. Известия РАН сер. физ., 1995, т.59, с. 181-187.

130. Yurasova V.E., Shelyakin L.B., Akimov D.Ya., Mosunov A.S., Colligon J.S. Anomalous sputtering of single crystal Ni in close-packed directions at the Curie point. Rad. Eff. & Defects in Solids, 1997, v. 140, p. 11-118.

131. Бачурин В.И., Черныш B.C., Ширков A.B., Шмелев А.Ю. Температурная зависимость вторичной ионной эмиссии никеля, кобальта, инвара. Поверхность, 1982, № 6, с. 70-75.

132. Bachurin V.I., Mosunov A.S., Yurasova V.E. Temperature dependence of ion-induced emission from nicel. Abstr. of 2 Int.conf."On Inelastic Ion-Surface Collisions, Wangerooge (Germany)", 1996, p. 5.

133. Бачурин В.И., Миннебаев К.Ф., Насретдинов А.А. Температурная зависимость вторичной ионной эмиссии никеля. Матер. 16 Межд. конф. ВИП, Москва, 2003, т. 1, с. 339-342.

134. Бачурин В.И., Миннебаев К.Ф., Насретдинов А.А. Температурная зависимость вторичной ионной эмиссии никеля. Известия РАН, сер. физ. 2004, т.68, с.390- 392.

135. Сошка М., Сошка В. Ионно-электронная эмиссия с поверхности магнитных сплавов. Матер. VI Всесоюзн. конф. "Взаимодействие атомных частиц с твердым телом", Минск, 1981, т. 1, с. 202-206.

136. Adamov G.V., Bukhanov V.M., Colligon J.S., Minnebaev K.F., Nasretdinov A.A., Shelyakin L.B., Yurasova V.E., Zykova E.Yu. Secondary ion emission of Fe-Ni alloys in temperature range including the Curie point. Vacuum, 2004, v. 73, p. 47-52.

137. Уманский СЛ., Скаков Ю.А., Физика металлов. М.: Атомиздат, 1978. -352 с.

138. Коробейников В.П„ Пузанов А.А„ Багаев В.Н„ Пьянков Б.Н. Исследование мартенситного превращения в кобальте с использованием эффекта теней при обратном рассеянии ускоренных ионов. ФММ, 1980, т. 50, с. 430-434.

139. Alsen Z.R., Lee B.W., IgnatievA., Van Hove M.A. The state of the surface of martensitically transforming cobalt single crystals. Solid Staye Commun., 1978, v. 25, p. 641-644.

140. Уразгильдин И.Ф. Вторичная ионная эмиссия при распылении твердых тел. Изв. РАН. сер. физ., 1996, т. 60, с. 44-50.

141. Comsa G., Gelberg A., Josifescu В. Temperature dependence of the work function of metals (Mo, Ni). Phys. Rev., 1961, v. 122, p. 1091-1100.

142. Christman K., Ertl H., Schober O. Temperature dependence of the work function of nicel. Z. Naturf., 1974, v. 29A, p. 1516-1517.

143. Blaise G, Slodzian G. Influence des processus d'echange electronique atome-metal sur la production des ions secondaries lents. Rev. Phys. Appl., 1973, v. 8, p. 247-254.

144. Blaise G, Slodzian G. Evolution des rendements de Г emission ionique des alligas avec la nature de solute. J. Physique, 1973, v. 35, p. 237-254.

145. Пономарев B.K., Тиссен В.Г. Намагниченность никеля в поле от 320 кЭ при температурах до 700 К. ЖТФ, 1977, т. 73, с. 332-341.

146. Chatterjee В. Effect of the Curie temperature on thin film oxidation. Thin Solid Films, 1977, v. 41, p. 227-233.

147. Schroeer J.M., Rhodin T.N., Bradley R.C. A quantum mechanical model for the ionization and excitation of atoms during sputtering. Surf. Sci., 1973, v. 34, p. 571-580.

148. Gries W.H. A formula for the secondary ion field fraction emitted through an energy window. Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys., 1975, v. 17, p. 77-88.

149. Андреев A.A. Дисс. канд. физ.-мат. наук-Москва, 1984. - 156 с.

150. Chattopahyay В., Measor J.L. Initial oxidation of cobalt. J. Mater. Sci., 1969, v. 4, p. 457-460.

151. Тонков Е.Ю. Фазовые диаграммы элементов при высоком давлении.-М.: Наука, 1979. 198 с.

152. Абраменко В.А., Дубский Г.А., Рожков A.M., Шелякин Л.Б., Юрасова В.Е. Вторичная ионная эмиссия Со при полиморфном превращении. -Поверхность, 1984, №9, с. 50-52.

153. Abramenko V.A., Andreev А.А., Dubsky G.A., Kuvakin M.V., Shelyakin L.B., Yurasova V.E., Motaweh H.A. Ion-induced emission of nicel under magnetic phase transition. NIMB, 1986, v. 13, p. 609-613.

154. Adamov G.V., Bukhanov V.M., Colligon J.S., Minnebaev K.F.,Nasretdinov A.A., Shelyakin L.B., Yurasova V.E., Zykova E.Yu. Secondary ion emission of Fe-Ni alloys in temperature range including the Curie point. Vacuum, 2004, v. 73, p. 47-52.

155. Yurasova V.E. Ion-induced emission from magnetic materials near phasw transition temperature. In book: Interaction of charged particles wit solids and surfaces. - New York: Plenum Press, 1991, p. 504-513.

156. Кувакин M.B., Юрасова B.E., Мотавех X. Оценка радиуса корреляции флуктуаций намагниченности по коэффициенту распыления магнетиков. -Матер. VIII Межд. конф. ВИП, Москва, 1987, т. 1, с. 101-103.

157. Elovikov S.S, Sushkova J.V., Tazhieva G.R., Bachurin V.I. Auger-electron emission from nickel under magnetic phase transition. Abstr. of 13 Int. Vacuum Congress, Yokohama (Japan), 1995, AS-TuP-35 .

158. Быковский Ю.А., Неволин B.H., Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 240 с.

159. Павлов П.В., Тетельбаум Д.И., Павлов А.В., Зорин Е.И. Структурные превращения при бомбардировке железа, никеля и молибдена ионами Аг+, 1ST С+. Докл. АН СССР, 1974, т. 217, с. 330-332.

160. Павлов П.В., Сидоров В.А., Тетельбаум Д.И. Исследование структуры, состава и гальваномагнитных свойств пленок никеля, подвергнутых ионной имплантации. Поверхность, 1984, №10, с. 128-130.

161. Жигалов B.C., Фролов Г.И., Мягков В.Г., Жарков С.М., Бондаренко Г.В. Исследование нанокристаллических пленок никеля, осажденных в атмосфере азота. ЖТФ, 1998, т. 68, № 9, с. 136-138.

162. Vishnyakov V.M., Bachurin V.I., Minnebaev K.F., Valizadeh R, Teer D.J., Colligon J.S., Vishnyakov V.V., Yurasova V.E. Ion assisted deposition of titanium chromium nitride. Thin Sol. Films, 2006, v. 497, p. 189-195.

163. Гольдшмидт Дж. Сплавы внедрения. -М.: Мир, 1971, вып.1. 424 с.

164. Самсонов Г.В. Нитриды. Киев: Наукова думка, 1969. - 290 с.

165. Grunze M.J., Fuhler J., Neumann M., Brundle C.R., Auerbach D.J., Behm J. A search for precursor states to molecular nitrogen chemisorption on Ni(100), Re(0001) and W(100) surfaces at 20K. Surf. Sci., 1984, v. 139, p. 109-120.

166. Уразгильдин И.Ф, Влияние адсорбированных элементов на вторичную ионную эмиссию металла. Письма в ЖЭТФ, 1992, т. 56, с 169-173.

167. Бачурин В.И., Левин В.Л., Мордвинцев В.М., Симакин С.Г., Смирнов В.К. Исследование слоистых магнитных пленок методом ВИМС и ЭОС. -Тез. докл. Всесоюзн. семинара "Диагностика поверхности ионными пучками", Одесса, 1990, с. 153-154.

168. Simakin S.G., Smirnov V.K. N2+ primary ion beam in negative SIMS depth profiling. Proc. of 8 Intern. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS VIII / Eds. Bennighoven A. et.al., Chichester: Wiley, 1992, p. 491-494.

169. Yamada R., NakamuKa K., Saidoh M. Chemical sputtering yields of titanim carbides.- J. Nucl. Mater., 1982, v. 111/112, p. 744- 749.

170. Бачурин В.И., Смирнов B.K. Исследование распыления диоксида кремния ионами азота и аргона. Матер. 15 Межд. конф. ВИЛ, Москва, 2001, т.1,с. 93 -96.

171. Бачурин В.И., Кривелевич С. А., Потапов Е.В. Исследование взаимодействия ионов N2+ и Аг+ с поверхностью Si02. Тез. докл. XXXVI межд. конф. "Физика взаимодействия заряженных частиц с кристаллами", Москва, 2006, с. 99.

172. Бачурин В.И., Кривелевич С.А., Потапов Е.В., Чурилов А.Б. Изучение взаимодействия ионов аргона и азота с поверхностью диоксида кремния. -Поверхность, 2007, №3, с. 19-23.

173. Finster J., Klinkenberg E-D., Heeg J. ESCA and SEXAFS investigation of insulating materials for ULSI microelectronics. Vacuum, 1990, v. 41, p. 15891590.

174. Линник С.П., Юрасова B.E. Распыление двухкомпонентных соединений и сплавов. Поверхность, 1982, №3, с. 25-37.

175. Бачурин В.И., Никитин A.M., Самойлов >В.Н., Татур А.Э., Ястржембский В.И., Исследование поверхностного механизма преимущественного распыления двухкомпонентных мишеней. Известия РАН, сер. физ., 1994, т.58, с.102-104.

176. Лейер А.Ф., Сафронов Л.Н., Г.А. Качурин Г.А. Моделирование формрования нанопреципитатов в SiC>2, содержащих избыточный кремний. -ФТП, 1999, т. 33, с. 389-395.

177. Качурин Г.А., Яновская С.Г., Володин В.А. О формировании нанокристаллов кремния при отжиге слоев Si02, имплантированных ионами Si. ФТП, 2002, т. 36, с. 685-689.

178. Сидоров Л.Н., Коробов М.В., Журавлев Л.В. Масс-спектральные термодинамические исследования. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. - 208 с.

179. Walkup R.E., Raider S.I. In situ measurements of SiO(g) production during dry oxidation of crystalline silicon. Appl.Phys.Lett., 1988, v. 53, p. 888-890.

180. Walkup R, Avouris Ph, Dreyfus R.W., Jasinski M. Laser detection of diatomic products of plasma sputtering and etching. Appl.Phys.Lett., 1984, v. 45, p. 372-374.

181. Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочные издания. Том 2, книга 2. -М.: Наука, 1979.-342 с.

182. Бачурин В.И., Лепшин П.А., Смирнов В.К., Чурилов А.Б. Исследование процесса формирования нитрида кремния при бомбардировке поверхности ионами азота. Матер. 13 Межд. конф. ВИП, Москва 1997, т. 2, с. 317 - 319.

183. Бачурин В.И, Лепшин П.А., Смирнов В.К., Чурилов А.Б. Исследование процесса формирования нитрида кремния при бомбардировке поверхности ионами азота. Известия РАН, сер. физ., 1998, т. 62, с. 703 -709.

184. Бачурин В.И, Лепшин П.А., Смирнов В.К., Чурилов А.Б. Инфракрасная спектроскопия поверхности кремния, подвергнутого бомбардировке ионами азота. Письма в ЖТФ, 1998, т. 24, с. 16 - 23.

185. Bachurin V.I., Churilov А.В., Potapov E.V., Smirnov V.K., Makarov V.V., Danilin A.B. Formation of thin silicon nitride layers on Si by low energy N2+ ion bombardment.- NIMB, 1999, v. 147, p. 316 319.

186. Смирнов В.К., Бачурин В.И., Лепшин П.А., Потапов Е.В., Чурилов А.Б. Исследование приповерхностного слоя в кремнии, облученном ионами низких энергий. Труды VIII Межнац. совещ. "Радиационная физика твердого тела", Москва, 1998, с. 126 -130.

187. Бачурин В.И., Потапов Е.В., Смирнов В.К., Чурилов А.Б. Формирование тонких нитридных пленок облучением поверхности кремния низкоэнергетичными ионами азота. Тез. докл. Всеросс. конф. " Микро- и наноэлектроника", Москва, 1998, с. Р 1-38.

188. Stein H.J. Nitrogen in crystalline silicon. Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 1986, v. 59, p. 523-535.

189. Wittmack K. Towards the ultimate limits of depth resolution in sputter profiling. Surf. Interf. Anal., 1994, v. 21, p. 323-329.

190. Smirnov V.K., Simakin S.G., Potapov E.V., Makarov V.V. SIMS depth profiling of delta doped layers in silicon. Surf. Interf. Anal., 1996, v. 7, p. 469475.

191. Бачурин В.И., Лепшин П.А., Смирнов B.K. Угловые зависимости распыления кремния ионами азота. Матер. 14 Межд. конф. ВИП, Москва 1999, т. 1, с. 62-65.

192. Bachurin V.I., P.A.Lepshin, Smirnov V.K. Angular dependences of surface composition, sputtering and ripple formation on silicon under N2+ ion bombardment. Vacuum, 2000, v. 56, p. 241 - 245.

193. Pan J.S., Wee A.T.S., Huan C.H.A., Tan H.S., Tan K.L. AES analysis of silicon nitride formation by 10 keV N4" and N2+ ion implantation. Vacuum, 1996, v. 47, p. 1495-1499.

194. De Coster W., Brijs В., Alay J., Vandervost W. RBS, AES and XPS analysis of ion beam induced nitridation of Si and SiGe alloys. Vacuum, 1994, v. 45, p. 389-395.

195. Markwitz A., Baumann H., Knop A., Krimmel E.F. Investigation of ultrathin silicon nitride layers produced by low energy ion implantation and EB-RTA. -NIMB, 1994, v. 89, p. 362-368.

196. Pan J.S., Wee A.T.S., Huan C.H.A., Tan H.S., Tan K.L. AES analysis of nitridation of Si (100) by 2-10 keV N2+ ion beams. Appl. Surf. Sci., 1997, v. 115, p. 166-173.

197. Белый В.И., Васильева JI.JI, Гриценко В.А., Гинковер А.С., Репинский С.М., Синица С.П., Смирнова Т.П., Эдельман Ф.Л. Нитрид кремния в электронике. Новосибирск: Наука, 1981. - 200 с.

198. Волгин Ю.Н., Уханов Ю.И. Колебательные спектры нитрида кремния. -Оптика и спектр., 1975, т. 38, с. 727-730.

199. Lucckovsky G., Yang J., Chao S.S., Tyler J.E., Crubutyi . Nitrogen-bonding environments in glow-discharge deposited a-SiH films. Phys. Rev. B, 1983, v. 28, p. 3234-3240.

200. Лобанова H.E., Павлов П.В., Тетельбаум Д.И., Потапова Л.В. Немонотонный характер дозовой зависимости электрических свойств и химической стойкости азотированного ионной имплантацией кремния. -ФТП, 1989, т. 23, с. 2149-2152.

201. Качурин Г.А., Тысченко И.Е., Попов В.П., Тийс С.А„ Плотников А.Е. Имплантация азота в кремний при 700-1100°С. ФТП, 1989, т. 23, с.434-438.

202. Bischoff L., Teicchert J. Focused ion beam sputtering and related materials. -Vfnuscript FZR-217, Foschunhszentrum, Rossendorf, 1998. 36 p.

203. Берт H.A., Сошников И.П. Изучение распыления фосфида, арсенида и антимонида галлия при бомбардировке ионами Аг+ с энергией 2-8 кэВ. -ФТТ, 1993, т. 35, с. 2501-2508.

204. Берт Н.А., Сошников И.П. Распыление полупроводниковых мишеней AlxGaixAs ионами Аг+ с энергией 2-14 кэВ. ЖТФ, 1997, т. 67, с. 113-117.

205. Warmoltz N., Werner H.W., Morgan A.E. The dependence of the angle of incidence of the steady state sputter yield of silicon bombarded by oxygen ions. -Surf. Interf. Anal., 1980, v. 2, p. 46-52.

206. Смирнов B.K., Кибалов Д.С., Лепшин П.А., Бачурин В.И. Влияние топографических неоднородностей на процесс образования волнообразного микрорельефа на поверхности кремния. Известия РАН, сер. физ., 2000, т. 64, с. 626-631.

207. Биркган С.Е., Бачурин В.И., Рудый А.С., Смирнов В.К. Моделирование развития поверхностной топографии кремния при ионном распылении. -Матер. 15 Межд. конф. ВИЛ, Москва, 2001, т. 1, с. 97-100.

208. Биркган С.Е., Рудый А.С., Смирнов В.К., Бачурин В.И. Моделирование нестационарного распыления твердых тел. Матер. 16 Межд. конф. ВИЛ, Москва, 2003, т. 1, с. 69-72.

209. Birkgan S.E., Bachurin V.I., Rudy A.S., Smirnov V.K. Modelling of surface topograghy development during ion sputtering of solids. Rad. Eff. & Defects in Solids, 2004, v. 159, p. 163 -172.

210. Rudy A.S., Bachurin V.I., Smirnov V.K. Nanoscale model of surface erosion by ion bombardment. Rad. Eff. & Defects in Solids, 2006, v. 161, p. 319-329.

211. Шелякин Л.Б., Семенов В.И., Троян B.A., Юрасова В.Е. О выявлении напряженного состояния в металлах методом ионной бомбардировки. -Поверхность, 1982, №4, с. 51-61.

212. Смирнов В.К., Курбатов Д.А., Потапов Е.В. Исследование взаимодействия пучков ионов азота и кислорода с поверхностью кремния. -Известия РАН, сер. физ., 1992, т. 56, с. 71-76.

213. Niewohner L., Depta D. Formation of CoSi2 by ion beam mixing and rapid thermal annealing. -NIMB, 1991, v. 59/60, p. 523-527.

214. Ye M., Burte E.P., Ryssel H. Formation of cobalt silicide by ion mixing. -NIMB, 1991, v. 59/60, p. 528-531.

215. Lee R.Y., Choi B.S., Song J.H., Kim K.W., Kang S.T., Whang C.N. The effect of Ar+ irradiation on grain growth and reducing reaction temperature in Pd-silicide formation. -NIMB, 1991, v.59/60, p. 532-536.

216. Farrell G., Bachurin V.I., Colligon J.S., Cardwell P, Yurasova V.E. In-situ studies of ion beam mixing of Co-Si and Ni-Si. Abstr. of 13 Int. Vacuum Congress, Yokohama (Japan), 1995, EM4-WeM-3.

217. Arnell R.D., Colligon J.S., Minnebaev K.F., Yurasova V.E. The effect of nitrogen content on the structure and mechanical propertiesof TiN films produced by magnetron sputtering. Vacuum, 1996, v. 47, p. 425-431.

218. Colligon J.S. Recent trends in surface treatment using ion beam processes. -Vacuum, 1987, v. 37, p. 35-39.

219. Da Sila R.C., Sousa R.C., Conde O., da Silva M.F., Sares J.S. formation of Ali3Cr2 intermetallic phase by Cr ion implantation. Surf. Coat. Technol., 1996, v. 83, p. 60-64.

220. Zhang T, Wu Y., Zhang Y., Qian W. Phase transition and diffusion of Ni atoms in aluminium during implantation. Vacuum, 2002, v. 65, p. 127-132.

221. Eridon J., Rehn L., Was G. Metastable phase formation in nickel-aluminium alloys during ion beam mixing. -NIMB, 1987, v. 19/20, p. 626-631.

222. Bourgoin J.C., Corbett J.W. Enhanced diffusion mechanisms. Rad. Eff., 1978, v. 36, p. 157-188.226. "Диаграммы состояния систем на основе алюминия и магния". Справочник. М.: Наука, 1977. - 228 с.

223. Бачурин В.И., Кривелевич С.А., Фаррел Дж., Юрасова В.Е. Ионно-стимулированные процессы в пленках Ni на А1 в области температур, включающей точку Кюри. Матер. 12 Межд. конф. ВИЛ, Москва 1995, т.1, с.18-21.

224. Бачурин В.И, Кривелевич С. А. Ионно индуцированное фазообразование в системе Al-Ni. - Матер. 17 Межд. конф. ВИЛ, Москва, 2005, т. 1, с. 91-94.

225. Бачурин В.И., Кривелевич C.A. Ионностимулированные процессы в пленках никеля на алюминиевой подложке. Тез. докл. XXXVI межд. конф. "Физика взаимодействия заряженных частиц с кристаллами", Москва, 2006, с. 121.

226. Cheng Y.T., Simco S.J., Militello М.С., Dow A.A., Auner G.W., Alkaisi M.H., Padmanabhan K.R. A comparison between high- and low-energy ion mixing at different temperatures. -NIMB, 1992, v. 64. p. 38-46.

227. Marton D., Fine J., Chambers G.P. Temperature-dependent radiation-enhanced diffusion in ion-bombarded solids. Phys. Rev. Letters, 1988, v. 61. p. 2697- 2700.

228. Мартыненко Ю.В. Эффекты дальнодействия при ионной имплантации. Итоги науки и техникию Пучки заряженных частиц и твердое тело, 1993, т.7, с.82-114.

229. Musil J. Hard and superhard nanocomposite coatings. Surf. Coat. Technol., 2000, v. 125, p. 322-330.

230. Schell N., Petersen J. H., Bottiger J., Mucklich A., Chevallier J., Andreasen K. P., Eichhorn F. On the development of texture during growth of magnetro-sputtered CrN. Thin Solid Films, 2003, v. 426, p. 100-110.

231. Hones P., Sanjines R., Levy F. Characterization of sputter-deposited chromium nitride thin films for hard coatings. Surf. Coat. Technol., 1997, v. 94 -95, p. 398-402.

232. Vetter J., Scholl H. J., Knotek O. (TiCr)N coatings deposited by cathodic vacuum arc evaporation. Surf. Coat. Technol., 1995, v. 74 - 75, p. 286-291.

233. Hones P., Sanjines R., Levy F. Sputter deposited chromium nitride based ternary compounds for hard coatings. Thin Solid Films, 1998, v. 332, p. 240246.

234. Nainaparampil J. J., Zabinski J. S., Korenyi-Both A. Formation and characterization of multiphase film properties of (Ti-Cr)N formed by cathodic arc deposition. Thin Solid Films, 1998, v. 333, p. 88-94.

235. Zeng X., Zhang S., Hsieh J. Development of graded Cr-Ti-N coatings. -Surf. Coat. Technol., 1998, v. 102, p. 108-112.

236. Hsieh J. H., Zhang W. H., Sun C. Q. Characterization of (TixCr0,6-x)N0,4 coatings and their tribological behaviours against on epoxy molding compound. -Surf. Coat. Technol., 2001, v. 146 147, p. 331-337.

237. Lee К. H., Park С. H., Yoon Y. S., Lee J. J. Structure and properties of (Tii.xCrx)N coatings produced by the ion-plating method. Thin Solid Films, 2001, v. 385, p. 167-173. ^

238. Jung D. H;, Park H. S., Na H. D., Lim J. W., Lee J. J., Joo J. H. Mechanical properties of (TiCr)N coatings deposited by inductively coupled plasma direct current magnetron sputtering. Surf. Coat. Technol., 2003, v. 169-170, p. 424427.

239. Han J. G., Myung H. S., Lee H. M., Shaginyan L. R. Microstructure and mechanical properties of Ti-Ag-N- and Ti-Cr-N superhard nanostructured coatings. Surf. Coat. Technol., 2003, v. 174-175, p. 738-742.

240. Lee S. Y., Kim G. S., Hahn J. H. Effect of the Cr content on the mechanical properties of nanostructured TiN/CrN coatings. Surf. Coat. Technol., 2004, v. 177-178, p. 426-433.

241. Aouadi S. M., Wong K. S., Mitchel K. A. R., Namavar F., Tobin E., Mihut D. M., Rohde S. L. Characterization of titanium chromium nitride nanocomposite protective coatings. Appl. Surf. Science, 2004, v. 229, p. 387-394.

242. Oda K., Nakayama A., Ohara H., Kitagava N., Nomura T. Characterization of ion implanted TiN films. NIMB, 1997, v. 121, p. 283-287.

243. Otani Y., Hofmann S. High temperature oxidation behaviour of (TiixCrx)N coatings. Thin Solid Films, 1996, v. 287, p. 188-192.

244. Lee К. H., Park С. H., Yoon Y. S., Jehn H. A., Lee J. J. Wear and corrosion properties of (TiixCrx)N coatings prodused by the ion-plating method. Surf. Coat. Technol., 2001, v. 142-144, p. 971-977.

245. Lee D. В. ТЕМ study on oxidized TiCrN coatings ion plated on a steel substrate- Surf. Coat. Technol., 2003, v. 173, p. 81-86.

246. Monaghan D. P., Teer D. G., Laing К. C., Efeoglu I., Arnell R. D. Deposition of graded aloy nitride films by closed field unbalanced magnetron sputtering. -Surf. Coat. Technol., 1993, v. 59, p. 21-25.

247. Бачурин В.И., Вишняков B.M., Коллигон Д.С„ Миннебаев К.Ф., Юрасова В.Е. Упрочняющие покрытия на основе тройных соединений. -Поверхность, 2005, №4, с. 106-110.

248. Vishnyakov V.M., Bachurin V.I., Minnebaev K.F., Valizadeh R., Teer D.G., Colligon J.S., Vishnyakov V.V., Yurasova V.E. Ion assisted deposition of titanium chromium nitride. Thin Solid Films, 2006,. v. 497, p. 189-195.

249. Musil J., Karvankova P., Kasl J. Hard and superhard Zr-Ni-N nanocomposite films. Surf. Coat. Technol., 2001, v. 139, p. 101-109.

250. Васильев Л.А., Иванова О.П., Коллигон Д.С., Лесневский Л.Н., Наумкин А.В., Шкарбан И.И., Юрасова В.Е. Состав и свойства пленочных покрытий из нитрида титана. Изв. РАН, сер. физ., 1994, т. 58, с. 195-205.

251. Hurkmans Т., Lewis D. В., Brooks J. S.,. Munz W. D. Chromium nitride coatings grown b unbalanced magnetron and combined arc/unbalanced magnetron deposition techniques. Surf. Coat. Technol., 1996, v. 86 -87, p. 192-199.

252. Aouadi S. M., Schultze D. M., Rohde S. L., Wong К. C., Mitchel K. A. R. Growth and characterization of Cr2N/CrN multilaer coatings. Surf. Coat. Technol., 2001, v. 140, p. 269-277.

253. Verpek S., Argon A.S. Mechanical properties of superhard nanocomposites. -Surf. Coat. Technol., 2001, v. 146-147, p. 175-182.

254. Musil J. Low-pressure magnetron sputtering. Vacuum, 1998, v. 50, p. 363372.257

255. Выражаю сердечную благодарность своим коллегам B.C.Чернышу,

256. B.К.Смирнову, А.С.Рудому, А.Б.Чурилову, Дж.Коллигону, В.М.Вишнякову,

257. C.А.Кривелевичу, Е.В.Потапову, С.Г.Симакину, П.А.Лепшину, совместная работа с которыми позволила получить большинство результатов, представленных в работе.

258. Приношу свою признательность И.А.Беляевой, Ю.К.Олениковой, Ю.Д.Таршису за моральную, а А.В.Бачурину и материальную поддержку оказанные мне в процессе подготовки этой работы.