Резонансное обратное рассеяние ионов гелия в исследовании состава и структуры радиационно-модифицированных кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

Г Б ОД

5 ПИВ 1995

Т емкий ВШИТЕХНИЧЕСКИЙ УШВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КРЮЧКОВ 'ЮРИЙ ЮРЬЕВИЧ

РЕЭОНйНСЖЕ СБРАТЮЕ РАССЕЯНИЕ ИОЮВ ГЕЛИЯ В ИХЩРВДНИИ СОСТАВА И СТРУК1УШ РАД^ЦСШ^ЮдаОД-ТОШМ-К КР1СТАЛЛОЗ

01.04 .'16 - "Физика ядра и алаленгаркьк частиц" 01.04.07 - ">?из1жа твердого тала" ■

Автореферат

диссертант ка ссискание ученой степени дсктсра ф^131жс-?.!атэ.-ит1меских наук

г.ГСКСК - 1994 г.

Работа Еыпапнэна в даучно-исследовательсксгл инстгауге ядернсй физики Талского политехнического университета

Сфялкальньк оппоненты: доктор тазисо-матаматических наук,

ГОШЛОДЖ А.П. (НИИ ЯФ ТПУ,г.Тсьск) дектер фязикюгштематических наук, БРУДКЬЙ В.Н. (ОМИ,г.Тсмск) 'дсктор физмко-математичесю-к наук, раджев В.П. (ИАЭ,г.Мссква)

Велдая организация: Научно-исследовательский институт адерней физики Московского государственного университета

Зашита диссертации состоится KQ<f " /.Ъ/9. jMJÜ е

15 часов на заседай.»! сше^ализирэванного СоЕета Д 063.80.06 по защите дсктерскж диссертаций Та.ккого пслитехнтеского университета (634050,. Тсмск-50, пр. Ленина, 2-а, НИИ РФ ТПУ ). Отзыв на автореферат -з дзуг: экземплярах, заверенный печатью учреждения просим направлять по выиэуказаннсму адресу на имя ученого секретаря Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в Сийлиагеке ТПУ.

Автореферат разослан " ,£{J-u/t ^ 199,ír". *

Ученый секретарь шециалиэированного совета кандидат физико-уатаматических

наук • В.К.КОНОНЭЗ

>

1. СВ11ЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЖЛЫ Актуальность тема. В науке и технике взаимодействие частиц и излучений с веществом накопит всё белее шефское применение и как средство воздействия на поверхностные и приповеркностныэ слси твёрдых тел и лленск с пальто управления их свойствами и как инструмент исследования их состава, струю1уры и состояния. Перзое обт стоятальство обусловлено там, что поверхность и "гр-шсверкностньк области спределяот многие механические и химические свойства твёрдых тел: керрозию, износ, трение, адгезию и т. д.Сказалось воз-магкьм целенаправленно изменять состав и структуру наружных слоёв твёрдых тел либо непосредственные воздействием стационарных и импульсных ценных и электронных пучков, лазерного и ^-излучения, либо путем нанесения тонких плёнок или имплантации ненов различных сортов и дальнейшего воздействия температуры, пучков или излучения. Главное преимущество радиационного воздействия заключается преяде всего в возмзшссти дозированного, контролируемого изменения состояния исследуемого материала, то позволяет получать и исследовать' объекты, котерьгэ кеудаётся приготовить инши метдщми. Неогъемле^д. процессом, сспрсвсядакиим радиационную обработку кристаллов, является генерация струстурных нарушений. Поэтам/ исследование процессов разуперядочания, перестройки дефектов и структурных превращений в кристаллах пеэтупрезодников, диэлектриков' и металлов, происходящих при радиационных воздействиях, представляют одно ira Еажны-; направлений в понимании различных свойств и характеристик неупорядоченных ( разуперядоченных) систем, в управлении их параметрами. Такие исследования стали возможны благодаря доступности и ширсксьу распространению метопов, чувствительных к составу и структуре поверхности и приповерхностных слоёв твёрдых тал и плёнок.

Главное внимание в современньк исследованиях уделяется ра.-рс.-богке методов. позволявших в однем измерении получать инфермацк о составе и структуре нарукньк слоёв твердых тел, сбладакздах низкими границами опрецапяег.ьк. содержаний, высокой точностью и п-г кальнсстью по глубине, являвлдаеся неразрушаки$мл методами jz&.r-ностики и позволяющие автоматизировать пр>сцесс анализа. Наиболее педаацядами для этей цели являются ящерно-физичёские метода анализа (ЩМА) в сочетании с оркнтациа-шьми эффектами. Они даст боз-

мзвдость определять элементный состав образца, интегральное содержание праимасньк атсмэв и дефектов , их дифференциальное распределение (прсфиль концентрации ) по глубине и поверхности образца, а также определять занимаемое ими позиции в элементарна! ячейке (определение местапалакения), определять тсшины слоев -в мнаго-слсйкьк структурах, взаимэдийузикэ атсмов в этих слоях, тип дефектов в мэнс£<£исталлах и их перерасграиаление в результате различного рода воздействий. Бея совскупность данньк,. получаемая ядер-'. иьш методами, имеет большую практическую ценность гтри. создании и исследовании материалов микро- и ептозлектроники, радиациенней и атемней техники, при разработке технологий получения новых материалов и покрытй с заданными свойствами.

В последнее десятилетие, наряду с ионньм легированием, стали находить применение и другие истотики ^кдафлеации свсйств ^металлов: лазерное и СВЧ-излучение, ^-кванты, алеклренныэ и ионные непрерывные и ишузъенье лучки.В это же время в полупроводниковой технике, микро и оптсалекдрснизсе более масипеОно начали использовать многскалпснегаъЕ материалы со слашсй кристаллической структурой, что связано с большим, разнообразием их свсйств.Для анализа структурных нарушений в указанных ^металлах и при большем многообразии видов- воздействий естественно использовать метены, основанньБ на эффекте каналирования Сьгарых ионов в сочетании с Я1МА,котсрыэ хсраю 'зарексмевдовали себя изучении одноатемных ь^исталлов. Использование данных методов для изучения кристаллов химических соединений сдертавалось недостаточной изученностью эффекта каналироЕания в кристаллах типа, А''" В5, имеквдк достаточно простую- 1фисталлическую структуру,и практически отсутствовали такие даннье для многоатомных кристаллов со слашсй структурой, катетер, со структурой граната.

Один из важнейших процессов - деканалирование (выход частиц из режима каналирования) .Сложностью цродессов, проистекаете к при прохождении каналирОЕанных исков через кристаллы, содергдиле дефекты, объясняется тот факт, что отсутствует еда-вя тесрия дэкакалкргеа-ния,а сущэствьладае простив модели имеют довольно узкий круг практического при^^ения. Экспериментальные исследования в основном выполнены по деканалированига протонов, в то время как для исследования нарушений "предпочтительно" и, как пданз», используются ионы гелия.

Цель работы состояла в получении новых данных о взаимодействии быстрых иснов гелия с-кристаллами полупроводниковых соединений типа А3В5 и многоксгюснентньм'! кристаллами со слашсй стру^-ктурсй типа 1раната, в развитом расчётных методов, описывагадах каналирование и цеканалирование в Сездефектньк кристаллах и кр!С-таллах, содержащих дефекты, в выяснении механизма образования и СЕШта и в установлении типа дефектов, возникакших при воздействии сильноточных пучков, а также в выяснении возмсимостей использования эффекта канашфования в сочетании с' резонансньм сСратньм рассеянием Доя определения мэстополсяания кислсрада в решетке кремния и германия и возможностей классической теории для списания каналирования иснов гелия в ¡^металлах со стргуклурсй граната.

Для достижения цели поставлены следукшиэ задачи:

1. Создание экспериментального комплекса для исследования эффекта каналирования Сыстрык иснов в кристаллах и для анализа состава и структуры кристаллов с пемаиью ценных пучков, разработка мэтодаки исследования эффеота каналирования в многоатомных и моноатсмкых кристаллах, разработка метещики исследования структурных нарушений в указанных кристаллах ■ по результатам измер>ения энергетических и углоЕьк распределений обратнсрассеянных иснов в условиях каналирования анализирующего пучка.

2. Теоретическое и экспериментальное исследование возможностей метода РезОР/К иснов гел1-1я с энергией 18 -22 МэВ для целей определения местопааагенад атомов ,бО в решетке па^тгосвсдниковых мсногристалпов и с энергией 1,8-5,2 МэВ для изучения местоположения легких и тя-гэлье: атомов в }<риста.'члах с р>ешетксй граната.

3. Получение новых эксперментапьньк данных о каналировании и де-каналкрюЕании иснов "Не в аксиальных каналах арсенида галлия, изучение завиамсетш параметров клнад^рсвашя от начальной энер-пе1 исное, дозы тилплгнпгооваи-ы^ ата^юз и установления связи мсг;— ду параметрами каналирования и структурой кристалла.

4. Получение экспериментальных данных по каналзфованию иснов 4Не в монокристаллах ОаАй, облученных сильноточным лучкем злектро-нов (СЗП), исследование зашга/м^ага сечекия дакакалировангет от начальной энергии ионсв 4Не, детальное изучение механизма сажига и генеращм дефектов лр1 сбпучэнш кристаллоз (имплантированных и неимотант^юванньк) ОаАз сильноточным электронным. д-/чксм.

■ 5; Исследование каналирования ионов гелия е ссевал канале <111>. крюгалла аЬЗадЭггСПТ) и в эпигаксиальных пленках ЗзЕезйи (ЯИГ), исследование параметров парциальных (от каждой компоненты полиа-тсмного кртсталта) сриентациоккък зависимостей от глубины проникновения иснов в кристаллы и их сравнение с расчётными значениями/ полученными на основе классической теории каналирования, изучение относительного местаполсикния атсмов висмута в кристаллической решетке эпитаксиальной плёнки В1-У-Оа-Ре-О,а также относительного атомного состава эпигаксиальных пленок граната.

6. Разработка расчетных медалей пространственного распределения выхзеоэнергетичкж иснов 4Не в решётке кремния, исслещованние с псмсиью этих методов еркнтацианных зависимостей кислорода, зани-

- макщего различные позиции в элементарней ячейке кремния и сравнение их с экспериментальными. ертентационныли зависимостями, проведение расчётов непрерывных потенциалов атомных цепочек, сфазукг-ших осевьа каналы в кремнии и гранате, и построение многоцепоче-' чных потенциалов этих каналов и установление с их помощью возникновение тенкей структуры парциальных ориентацианных зависимостей обратнсрассеянных от кристалла граната иснов гелия.

7. Выяснение возможностей использования методов ЮР/К и РезОР/К для изучения наркдоений структуры в палупровошиковьк кристаллах, для исследования радиационных нарушений в таких кристаллах, облученных СЭП или и.1гтангированных различными атомами, при исследовании термического отжига дефектов в имплантированные кристаллах.

8. Разработка модели.деканалирования иснов гелия в решётке монокристалла (ЗаЛв и определение с её псмсиьга типа дефектов в полупроводниковых кристаллах, подвергнутых облучению СЭП .

Научная новизна. Данная работа находится на стыке двух областей - физики взаимодействия заряженных 'частиц с твёрдая телом и радиационной твёрдого тала. Метода радиационной дмзики

обеспечили ноеый подход в получении и исследовании неупорядоченных систем и способствовали развитию этой области физики кадансированного состояния. Развитие ядерно-физических методов в сочетании с эффектом каналирования обеспечило аналитическую базу для диагностики таких систем. Научная новизна содержится в ебщэм направлении работы и в основных результатах:

1. Показана возможность использования метода РезО?/К иснов 4Не с Е0=18-22 МэВ для определения местоположения примесных атсмоз12С,

и 1бО в решётке монокристаллов с порядковьм номером > 30: -впервые полечены энергетические и сриентацианныэ зависимости выхода (053) ионов "Не с Е0= 21,4 МэЗ, каналирг>.квд1х в <100>, <110> и <111> каналах мэнскристаллоз кремния и германия, и испытавших рассеяние на ядрах атомов 1бО, ^Ей и ^Ое;

- Еперные рясчйтно-тесретичэским путём получены данные о.пространственная распределении ионов 4Не с Е0 =21,4 МэВ в аксиальных каналам <100>, <110> и <111> I юнскристалла 31,на основании которых рассчитаны С83 ионов 4Не, рассеянных на ядрах атомов 1еО, занимакадк разл^л-ые предполагаемые позиции в решётке;

- на основе экспериментальных и рассчитанных СБЗ впервые получены данньзз о местопсэтакении атсмэв 1бО в решётке мэнскристаллоз 31 и Се при больших дозах имплантации (Ю15 - 1017 ион-см-2) ; 2. Получены новыэ экспериментальные данные по деканахвфованию ценоз 4Не с В0=4,4 - 4,4 МэЗ в осевом канале <100> и с энергией 1,8 МэВ в осевых каналах <100>,<110> и сШЮаАй .Показано, что экспериментальные результата описываются функцией деканалирова-ния, полученной на_. основе решения уравнения диффузионного типа для больших глубш проникновения;

3., Впервые исследовано деканалирювание ионов гелия в кристаллах ОаАз, подвергнутых воздействию сильноточного электронного пучка. Получены зависимости параметров каналирования и деканалирюва-нм от глубины, энергии ионов, крнстаг1лограф!1ческого направления и плотности энергии облучения злзкхренньм импульсным пучком;

4. Впервые экспериментально исследованы процессы отжига и генерации дефектов в имплантированных и неимплантированньк кристаллах арсенида галлия, подвергнутых воздействию сютьнсггочного пучка электронов наносекунднсй длительности. Установлено образование слоистой структуры при импульсном облучении СаАэ и определён доми-нирукшда тип дефектов в каадей из областей.Установлен пороговый характер отаига введённых имплантацией дефектов от плотности энергии импульсного электронного пучка;

5. Экспериментально исследовано дефектосСразование в ОаАв от дозы внедрения ионов Б и Те.Получены зависимости параметров каналирования при Еьпскогемпературнсм стайте имплантированкьк ионами "Б монскр-юталлов СгаАз.

- о -

6. Впервьв систематически изучены особенности эффекта каналирова-ния в кристаллах со структурой граната.Получены зависимости параметров каналирювания для ориентации <111> монокристалла ©feS^is и эпитаксиальньк мснсготясталга-иэских плёнос Y-Sg&zz при Е0=1,8; 3,15;4,5 МэВ анализирующего пучка иснов ''Не;

7. Экспериментально определено местаполакение ата-юв Ёиспута в кристаллической решётке эгигаксиальнсй плёнки Bi-Y-Ga-Fe-O, а также относительный атсмный состав эпитаксиальных плёнас Pt (Pb)-Y-Fe-O 11 Bi-Y-Ga-Fe-O;

8. Сбнарь^кена тонкая структура в зависимости Еьксда продуктов взаимодействия первичного пучка с атсг.еми среды от угла его падения относительно выделенного кристаллографического направления (парциальные сриентациснныв зависимости). Показано, что тонкая структура наиболее сильно проявляется на больших глубинах проникновения анализируодэго пучка ионов Не ;

9.Проведены расчёты непрерывных потенциалов атомных цепочек, образующих осевсй канал <111> кристалла феррит-граната и построен на их основе тогсцепочечный потенциал. Это позволило предложить мэдаль, которая списывает возникновение тонкой структуры в парциальных глубинных ориентациснных зависимостях;

10 .Показано, что в первом приближении канагагрование исноз гелия в гранатах мзшо описать на основе классической тесрш каналирова-ния Линдхарда и прйлижания непрерывного потенциала атсмных цепочек;

Научная и практическая ценность работы определяется:

1. Созданием экспериментальных установок на базе ускортгелей ЩИ ЯФ ТПУ - циклотроне У-120М и электростатическом генераторе ЭСГ -2,5,позволившие провести ксмплексньв исследования эффекта канали-рювания'в кристаллах с различньм типом решётки, а такие детально изучить состав и структуру монокристаллов пек имплантации и npi воздействии СЭП и Еьссксхгемпературнсм термическом отжиге; •

2. Разработкой методики определения позиций, занимае№к атомами 1бО в зла^«знтарнсй ячейке полупроЕодниковьк крюталлов,и экспериментальны®! и теоретическими исследованиями аналитических хара-ктерютик метода РезОР/К при энергии иснов 4Не Ес=18 - 22 Мэв.

Данная .»ягтсиика модат быть использована к при анализе мэсто-

\2/~* Кхт .

палокэния имгтантироЕанных в полупроводники атсмов ^ л in ,

9

- 9 -

3. Разработкой методики определения ьестополсдаэния тятальс; атомов и относительного состава мкогсксмпсаенткьк кислородсодержащих кристаллов с использованием ионов 4Не с Е0 = 3 - 5,2 Мэв;

4. Разработкой способов ориентации монокристаллов с использованием анализирующего пучка ис;нов Не и способа накопления данных при ядерном микроанализе, способствовавших автоматизации процесса измерения и уменьшен!!» времени анализа;

5» Получением данных о местополсжении атомов 1бО в элементарной ячейке Се и , кстсськ имеют научнсгтрактическое значение как для построения с&цай картины поведения алементов VI группы перга-дическсй. системы а псэтупртзодникоЕКК кристаллах Г\А группы, так и для сценки их влияния на физические свойства данньгс кристаллов;.

6. Получением .данных по деканапированига ионов 4Не в кристаллах О а: Аз, катерке могут быть использованы для повышения точности теорэтического описания явления;

7, Результатами по определенно параметров каналирования и определения типа дефеютов, по отжигу и генерации дефектов при воздействии С5П,кстсриэ использованы прч разработке модели импульсного отжига полупроводниковых кристаллов, а также при исследовании изменения дефектности' кристаллов при имплантации и разнивакщгмся в настоящее время методе импульсного исшрго воздействия;

8, Разработкой способов сц^шга дефектов в кремнии с использованием импульсного пучка электронов/ способа имплантации ионоз в полупроводники и способа обработки палупрозсдажовых материалов,ис-псшьзугаше импульсные ионные пучки;

9. Целесообразностью использования эффекта каналирования в сочетании с рязер4ордавским' оСратньм рассеянием для изучения состар I и структуры эпигаксиальньк плёнок феррит-гракатоз. Ю.Эксперимеигальныл! результатами по каналированио ионов 4Не в кристаллах со структурой граната, котэдае мэгут бшъ испсшьзозань. для теоретического описания явления.

На защту выносятся слэдукшпе положения и рэзульташ, впервые получение в данной работе:

1.Экспериментальный комплекс № базе ускорителей циклотрона У-120 М(Р-7М) и электростатического генератора ЗСГ-2,5 НИИ ядерной физики Томского пстоетехническсго даиверситета, создам шй для-исследования эффекта каналирования быстрых ионоз и развития методов ядерного микроанализа.

2.Точка зрения, согласно которой резснансы в сечениях упругого рассеяния иснов 4Не с энергией 18-22 МэВ на ядрах аталзв '*С , "N и 1ьО на углы, блзосие к 180°, в сочетании с эффектом каш-" лирования позволяют определять местоположение заик элементов в решетке манс*$ристашюв с атомным номером Z > 30, а рэзонансы в сечениях рассеяния ионов 4Не на датах атомов '"О в области энергий 3-5,2 МэВ в сочетании с резерфсрдовским обратным рассеянием и эффектом каналирования позволяют определять отност-ггепыъм состав кисшсроцссдеркадах мнозхка.тснентных материалов и местоположение различных атомов в кристаллам на их основе.

3. Методику спредаления мэстотслагз&ния примесных атомов и относительного состава многсксшснешньк кислородсодержащих кристаллов и результаты экспериментального и теоретического изучения аналитических харакггерютик метода,сочетающего резонансное обратное рассеяние и эффект каналирования.

4. Результаты расчета пространственного распределения ионов Не с Е0 = 21,4 МэВ в аксиальных каналах Si и построенные на их основе С8В ионов гелия на атомах 1бО, занимакщк различные предполагаема позиции в элементарней шейке монокристалла.

5.Результаты измерений СSB альфа-частиц с Е0= 21,4 МзЗ, риссаян-ньк на япрау, lsO,2eSi и "^Ge, на основании которых сделано заключение о местшалашнии прмзсных атомов кислорода в решетке монокристаллов кремния и гер.иния,

6. Экспериментальные результата по деканалированию ионов 4Не с начальной энергией Е0= 1,4;1,65;1,72;4,4 МэВ в осевом канале <10C»GaAs и в осевых каналах <10С», <110> и <111> GaAs с Е0 = 1,8 МэВ и иг; сравнение с теоретическими медалями.

7.Зависимость сечения деканапирования от энергии ионов "Не в псг-верхностных и глубскик слоях кристаллов GaAs, облученного СЭП и иеткагв-у исследования воздействия СЭП на структур/ ¡хлстагшов. . В.Эксперыентольнье результата по отясту и ге-нераши дефектов в - кристаллах GaAs, илплантмрованных ионами и*Те'и ^S и ойпучен-ных сильнотсчньм электронам пучком.

Р.'-^тоиа*-' и регг.гьтгты "ксперз.^'тального иеслад.-Зеи-лм пзназгахг-ьакля ненов Не с Ес= '5,5;3,0'lr>;],8 М--В в осевсм кдедо <П1> крптг&чче GiSasCta и в -глигаксиаль ньк пленках Xgte^w, гсиуяьтазд г.-.счета H-r-np.TpuE2.a-к пга^чииалоь зтемньзе пикта:, cfcavyaa:-: octEUi

канал <Ы!> построенного на их основе •многсцепочечнсго

потенциала и вывод о тем, что в первом приближении каналирование ионов ход;*,- з моно-«гристАттах с решеткой граната мзкно слизать на основе глисслческсй Teopsí канадаровангм Линдхарда и прйгаягнлч непрер.-Еного потенциала атаа-ых цепочек.

Ю.Попскение, согласно которое/ малсуглозсе рассеяние каналирую-ик ионов атомами, образующими цепочки, характеризующиеся низкими значен! дан непрерывного потенциала, приводит к возникновению тон-iccíí стртст.рл в сриентацисннсй зависимости для цепочек с сильньм рассеиъанним полем.

И. Результаты экспериментального определения относительного местоположения атомов В i в кр-кталлическсй решетке эпитаксиальнсй пленки Bi - Y- Ga -Fe- О,а таккэ относительного атомного состава эпитаксиальных пленок Pt (Pb)-Y-Fe-O и Bi-Y-Ga-Fe-O.

Лглый вклад автора. Результаты, излаиэнньв в диссертации, получены труппей, руководимой авторш, a такпэ в сотрудничестве с научными сотрудникам! други?: организаций. Большинство исследсва-нгтй, описанных в диссертации, было выполнено по инициативе и под руководством автора, а тага© по предпеяенньм автором идеям. Личный - вклад автора заключался в постановке задач, в определении путей их решения, в обсуждении полученных результатов, корректировке экспериментов и расчётов, в ьыработке моделей на основании проводимых обсуздений, в разработке и создании экспериментальных установок и методик.Большая часть статей по тем% диссертации написаны автором после обретения результатов с соавторами работ.Авто-рем выполнено обобщение прэдетавленного в диссертации материала.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и облетались т. симпозиумах, кафэрэнциях, совещаниях и семинарах: VII -»'.III Всесоюзных совещаниях по'физике взаимодействия заряженных частиц с 1фисталлами (Москва, 1975-1993г.г.);XXIV, XXVIII XXIX;XXXV Всесасеяьк совещаниях по ядерней спектроскопии и структуре arasioro ядра (Москва, 1974; Алма-Ата, 1978г.; Fura, 1979г.; Ленинград, 1985г.); VII и VIII Всесоюзных конференциях "Взаимодействие атомных частиц с твёрдым тепал" (Минск, 1984г.; Москва, 1986г.); VII №жпународной конференции по атемньм столкновениям в твёршьг: телах (Москва, 1977г.); V Есесаозном совещании по уско-рггелям заряжённых частиц (Дубна, 1976г.); V ОЕлюзнуме по процессам роста и амггза ло^ттроводнжоЕЬт: монокристаллов и гойна-с

(Новсси&ргк, 1978г.); I Всесоюзна.! совещании "ЯДерно-физические методы на заряженных частицах" (Ташкент, 1979г.) ;1 и II Региональных конференциях "Молопые ученье и специалисты - народнсму хозяйству (Тсмск, 1975г., 1977г.); X Всесоюзной конференции "Физика полупроводников" (Минск, 1985г.); Меятенародной конференции "Ионная имплантация в полупроводники и другие материалы (Вильнюс*, 1983г.) ; ^¡сгунарюдней конференции по модификации полупроводников и родственны?: матер1алов импульсным воздействием СВрезден, 1984г.); Все-сасенсй конференции по исннсг-л^.'чевзх мощф-кации материалов (Черноголовка, 1987г.); II Всесоюзном сонешднии "Микроанализ на ионных пучках" (Q/ЬЬ!, 1990г.).

Пубгткации. По материалам диссертации опубликовано 70 статей, дскладсв и кратких- сообщений, при выполнении работы получено 7 авторских свидетельств.

Структура и объем диссерта'лли. Диссертация состая? из введения, шести глав, заключения и списка используемой литературы.Объем диссертации составляет 311 странад, включая 20 табпиц ,95 ркунков и список литераторы из 285 наименований.

СОДЕ Р Ж АН И Е РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования,- обозначены основные цели работы, указаны научная новизна,научная и практическая значимость полученных е диссертационной работе результатов, а также перечислены основные положения и результаты, еыноси-'мыэ автором на зениту, списана структура и дано краткое содержанке диссертации.Закадагвается введение сведениями об апробации' материалов дассеряацш.

В первой главе изложены основные физические прйшипы, аналитические характеристики, области применимости, прем-)уш,ества и недостатки ядерно-физических методов определения элементного состава и вдентифжации примесных атомов в них, основанных на резерзфер-довсксм и резонансном сбратнал рассеянии ионов -4Не с Е0 = .1 5 МэВ и 16 22 МзВ.Для идентификации атомов ,2C,MN и 1бО в материалах с перчцковьм номером Z>30 предлагается использовать упругое рассеяние ионов чНе на углы, близкие-к 180°, на ядрах данных ачембихс® при энергии 18 + 22 МэВ.В стал случае в функции возбуждена упругого рассеяния наблкдастоя ярко Еьракенные резснансы. Например,на ядрах 12С (Е^-17.5-19.1 Мэв) и 1бО (ЕлНс=20.8 - 21.4 Мэв) сечение упругого рассеянна ионов "Не на угол 175° составтш-

»

ет 0.5 и 0.8 мбарн/стерад и превышает сечение упругого рассеяния на средних и тяг-алых ядрах в 102 - 104 раз.Это различие в сечениях обратного рассеяния а-частиц и является основой метода резонансного обратного рассеяния(мэтод РезОР) .На р'.с. 1а псказаны энергетические спектр, демонстрируйте возмашссть мзтсща РезОР вде-нттфщировать атсмы 12С (,4Ы и !60 в монокристаллах и Ое.

Для определения относительного состава многскаллснентных кис-лсрсдсодеркащсс структур предасякно использовать резонансное с&-ратное рассеяние ионов 4Не на ядрах 1йО в сочетании с резерфср-довским обратным рассеянием атомами средних и тяжальк элементов (метод РОРез) .Е области энергий от 1.3 до 5.2 МэВ в ¿^нкции возбуждения упругого рассеяния ионов 4Не на ядрах 160 на углы, близкие к 180°, наблюдается ряд узких и широких резсыансов,из которых наиболее значи^ьми для анализа являотся изолированный, резонанс при Ер = 3.045 МэВ и широтам резонанс при Ер = 4.5-5.2 МзВ.На-

Гис.1.Энэрг^етические спектры ионов 4Не(Е0=21.4 МэВ,©=1.75°) ,рас-сеянньк монокристаллом Б; (а) и Ое ;'б) после ¡«ллантаиш иенами 1йО (Еи=-150 кэЗ,Ц.=10псм2,Ти=623 К) и (з) м^скрис.талпом ЯИГ-при Ей - 1.0 (1);3.12(2)/3.3 (3) /3.95 (4) ;5.2(5) МэВ.

пример,из спектра, соответствуадэго Ес= 1.8 МэВ (рю.1в) ,мзкно извлечь инфср-шию только об отношении атомных долей тяжелых ксм~ понент.Использовадае ионов 4Не с энергиями вблизи резонансов при упругом рассеянии значительно повышает точность определения ата^-нсй доли кислорода и позволяет определять относительный атсмньй состав многоатомных кисясрсдссэдеркадах образцов.

Во втсрсй главе изложены физические основы эффекта каналирова-ния и его основнье положения для изучения позиций, занимаемых прг-месньм ата.кы или дефектом в ранетке мша<р.1сталла.£нализир5>лотся возможности использования метода резерфсрдовосого обратного рассеяния (ЮР) в сочетании с эффектом каналирования (метод ЮР/К) для изучения структурных нарушений и диагностики типов дефектов, образованных в мснс&<ристаллах при воздействии на него частиц или излучения.

Для реализации методов ЮР, РезОР, ЮРез самих по себе и в сочетании с эффектом каналирования,создан экспериментальный комплекс» состоящий из двух установок: "ТСКДМА.-Г' - на базе циклотрона У-120 и "ЮФМА-2" - на базе электростатического генератора ЭСГ-2.5. Приведены парамэтры и обсуждаются всемашссти комплекса для решения поставленных в диссертационной работе задач, а также метсшиче'*-ские особенности проведения экспериментов с использованием эффекта каналирования.

Третья .глава посвящена экспериментальному и теоретическая исследованию местополсгвадая агатов О в решетке кремния и герг-шния. В измерениях использовались мансхсристалпы мкм)

п-типа и ре (Ъ=20 + 30 ш) р-типа.Имплантацию ионов 160 (Е„-150 кэВ,Ои - 1017см"2,Ти-593-623 К) проводили в геометрии, исключающей влияние эффекта каналирования.В -первой части главы эксэте-рглентально исследованы характеристики мэтсша РеэОР/К.Установлено : чувствительность метода при определении местоположения атомов О в решетке и Ое находится на уровне 1015 и 1016 ионов-см-2, соответственно. Экспера»1ентально исследовано влияние кислорода скиснсй пленки, образованна! как в процессе приготовления образцов так: и з результате длительного облучения образца анализирующим пучксн частиц.Показано,что в первом случае кислород скисной пленки не сказьзает влияние ка результат измерений СЕВ, а второй процесс приводит к. увеличению концентрации кислорода на 10-20/с.Для

ум-ньщзнпл влияния последнего на результата исследований, предложено ксррс-ктировать СЕВ альфа-часпщ, рассеянных на 160, на основе предв.грггельных спектров, измеренных в четырех тачках сриен-ташоннсй кршакв минимуме, на половине высоты, на "бруствере" и в течке, соответстЕутеей хаашчекзссму падении пучка на кристалл. На основе анализа эксперментально измеренных минимальных шходов для трех главных крюталлографичеаак' осей кристаллоз и Ое, облученных ионами ,6Одо дозы 1016 и 1017 см-2, показано: 1)прг дозе 1016см~2 нэ происходит сильны-: нарушений структуры Ое и 31,2)пр1 1017 ал"2 гертаний на глубине пробега ионов кислорода ам^физ'. куется, а е кремнии наблюдается заметав нарушения, когерьв тем не менее позволзэт прозоитгь. рЁкерения 03В. Экспермзнтально показано, что длительнее облучение крзсталлсз 31 и Ое ионами Не анализирующего пучка ш приводит к замэтныл нарушениям вристалличес-кей решетки.Это обусловлено тем фэктсм,что их пробег значительно превыиал тетину анализмруа-:ого-слоя,а как известно легкие иски производят основные нарушения в конца свсего пробега.Проведанные исследования позволил!! выявить все возмсагыз погрешности при измерении СО рассеянных а-шетиц/провести гк классификацию и сцепить вклад каздей из них в полную а1г:й<у, 1хтсрая при падении СЕВ составляла 5>15°/с.

СВВ а-частиц,рассеянных иА'ядрах атемез 160(дрза МО^юнов-см"2) ,внедренных в рнгэгку гср.аюот,псказана на рлс.2. В:шно, что ССВ характеризуется ьянимумЕМ1,глуб1а4а которых в прадалах авйки одинакова, а полуширины близки к попмиирмам,расетпгггнньм по полу-змгптршееккл соотношениям Бзрретта дпл атомов гатрзлы.Авалиэ гк-

й гс. 2. Ср ггад генкье зависимости выхода исноз 4Не,рассеянных на 1бО (0=175°) для главных осей Ое: а)<110>, б) <111>,в)<100>. Е4Яе=21,4 МэВ, Е 1(^=150 кэЗ,Ц,=1-101^см2,Т1)= 623°К.

" с н

Й07!

Ц05

«ДО

•А/

/

•г

• Ч

г.

<ш

Л

> г 3

/у№ "мт:

л

л

спер-мантальшк данник позволил сделать заключение,что 80 + 50% ата.юз 1бО занимают узлы решетки германия. С6В а-частиц, рассеянных на ядрах эталон 1бО, внедренных в решетку ¡фемния (доза 1-10п ионов-см^), показаны на рис.3. Видно, что CS3 хараюер-Езузогся как мишф-^мзми так и пиками в разных ^^металлографических ос®:,раати-чны и их полуширты.Зто говорит о тал, что ата»ы кислсрсйа занимает различные позиции в решетка. Чтобы оценить долю каядей калпо-ненты и классифицировать позицию,в котсрал находится аталы проведен детальный анализ с учетом перераспределения потока ка-налирсванных ионов "Не.

Для получения распределения потека а-частиц по глубине кремниевого кристалла использовался метод машинного моделирования.Монокристалл Ctci представлен в надэ совокупности отдельных ячеек, списанных вокруг каждого атала. Процесс рассеяния частицы представляет- последовательность бинарьк ссудар>ен1:й с атомам i ячеек, в которое сна попадает.Взаимодействие описывалось при палоии потенциала Тсшса-Ферм в ахтрсксгелации Мольер. Для построения траекторий часталд е ^фисталле применялось' аамтготическсй приближение и угол рассеяния как функция параметра соударения рассчитывался в импульсном приближении. Теплошэ колебания атомов решетки учитывались,

' Рис. 3 .Орлентацион-ные зависимости выхода ионов ^Не (Е0 =21.4 МэЗ,©=175°) для главных кристаллографических осей Si:а)<110>,б)<111>, <100>,(о)-выход на 1с>0, («)-выход на Si,

-расчет для 1с'0,

Ei6q = 150 кэВ, Ц, = 1-1017 ионам"2, Тк = 623 °К.

исходя из модели Дебая. Начальная расгхщ№есть и потери энергии анализирующего пучка про даяннки в кристалле не учитывались. Еыпо исследовано кзанэниб плотно;®-; потека ¿г-частиц внутри ¡хистал-ла, изменение их углового шспседатьнич и кота местам пкеоканапн-

<т

¡if

$07 §

I

I 05 Di J!

jit

S-W'/i W№l t-5t. i

I 2 i h l«oi iwmiw, {•/»

0 I 2 3 >> 5

рованных частиц. Расчеты проводились для следакших устоний: начальная энергия ионов 4Не Е0=21.4 МэВ; температура Дебая кристалла кремния Td=658 °К; температура решетки ТЕ, =293 число падакщ« частиц N„,„=500; толщина кристалла 0.5 + 1.5 мкм.Изучалось поведение потека а-частиц в режиме каналирования в <100>, <110> и <111> направлениях кремния.На рис.4 и 5 представлены распределения исноз 4Не в пеперечней плоскости осевого канала <110;■ Si и в центре аксиальных каналов <100>,<110>,<lll>Si в зависимости от Глубины проникновения их в кристалл. Вито, плотность частиц в центре аксиальных каналов <100>, <110> и <111> изменяется слабо и стремится к постоянней величине на глубине 200-600 мл, что состгш-

Тствует глубине залегания атомов ,бО,ачедренных с энергией 150 lísS в решетку крайня.Это обстоятельство позволило использовать аналитические методы для расчета распределения потека в пепереч-

¡5

IWeWuBItraítiiriHJÍi tltlpaíjyra MUI«)

Рш.й.СИектр артельных пара-метрса полоз 4He(E0=21.4 №3), двш^тяхея вдоль <110> канала Si в зависимости от глубины проникновения в кристалл (а) и-усредненный по. глубине 200-600 нм (б).

¿o ijoO" siw ¡Ы jím «ü á)

~st¡r. ufo res ides id's

тслщинл КРИСТАЛЛА, A

Рис.5.Рассчитанная зависимзсть изменения плотности потека ис?-нов 4Не (Е0=21.4 МэВ) в центре аксиальных каналов Si err глубины проникновения частиц в кристалл [82] :а)<100>,б)<110>,в) <111> .

ней плоскости аксиальных каналов на этой глубине.

На основе приближения многоцепемечного потенциала атемньк рядов рассчитано угловое распределение потека ионов 4Не с Ес-=21.4 . МэВ в различньк точках пеперечней плоскости осевых каналов <100>, <110> и <111> мснсжристалла Si (рис.6) .Псшученньвэ результаты использовались для вычисления функции выхода частиц, рассеянных на атсмах 1бО, 100% занимавших различные предполагаемое позиции в ячейке (рис. 7) .На рис.3 пунктирной линией псказан результат расчета для случая, когда а 25% атсмэв 1бО находятся в техраэдрическсм меящеузлии, « 30% -зангэаот узлы решетки,» 40% -смэщены из цепс^-чки <100> на расстояние 0.035 ш, в 5% - занимают цштрюрованньв позиции. Наблюдается хсраиге согласие мзкцу экспериментальны.« и рассчитанными СЕВ иенов4Не,рассеянньк на ядрах атсмов кислорода.

Четвертая глава посвяшрт экспериментальна^/ и теоретическому исследованию каналирозания ионов 4Не с Е0=1.&*5.2 МэВ в поли-атшных кристаллах со структурой храната.ЭксперишнтальньЕ исследования проведены на базе ускорителей ЭСГ-2.5 и циклотроне У-12( с использованием экспериментальным установок '"ККД-1Л-1" и "ТСКЙЧ -2". и реализованньк на них мэтешх РЭР/К и ЮРез/К.

Для определения относительного атомного состава гранатов из

Ы « <* V/h bJ 4 U 11Ц м о » и иц

Рис. 6.Рассчитанные угловые распределения ионов 4Не ( Е0=21.ШэВ) в пеперечней плоскости <100>,<110> и <111> каналов монокристалле (да|ры у кр-шых указывают расстояние <5 от центра канала в ант стремах.Вставка - рассчитанные экЕИпотенциальньй линии (ци^ры у кривых указывает1 значение потенциала в эВ).

рованных частиц.Расчеты проводились для слеяуишх услонии.начальная энергия ионов 4Не Е0=21.4 КэЗ; температура Дебая кристалла . кремния Td=658 °К;температура ранетки TSl=293 °К;число падаших частиц Nm=T=600; толшина кристалла 0.5 +1.5 мкм.Изучалось поведение потека а-частиц в режиме каналироЕания в <100>, <110> и <111> направлениях кремния.Ha pic. 4 и 5 гредстаЕлены распределения исноз 4Не в поперечна! плоскости осевого канала <110> Si и в центре аксиальных каналов <100>,<110>,<lll>Si в зависимости от Глубины проникновения их в кртсталл. Видно, плотность частиц в центре аксиальных каналов <100>, <110> и <111> изменяется слабо и (Стремится к постоянной величине на глубине 200-600 нм,что соотве-ЮТвует глубине залегания атемзв |бО, внедренных с энергией 150 кйб в ранетку кремния. Это обстоятельство позволило использовать аналитические мэгопы для расчета распределения потека в пепереч-

йге»5.СШёкар ¡рядальных параметре® tiCHOB *Не(Е0=21.4 МэЗ), днгаущсхся вдоль <110> какала Si в зависимости от глубины проникновения в кристалл (а) и уерздненный по глубине 200-600 нм (б).

Рис.5.Рассчитанная зависимость изменения платности потока ионов 4Не (Е0=21.4 I-feB) в центре аксиальных каналов Si от глубины проникновения частиц в Kpir сталл [82] :а)<100>,б)<110>,в) <111> .

ной плоскости аксиальных каналов на эта"! глубине.

На основе приближения мнагоцепсчечного потенциала атсьмьк рядов рассчитано угловое распределение потека ионов 4Не с E0=21.S . МэВ в различных течках поперечной плоскости осевых каналов <100>, <110> и <111> монсжуисталпа Si (pic. б) .Болученнькз результата использовались для вычисления функции выхода частиц, рассеянны-: на атомах '^О, 100% занимавших различньв предполагаема позиции в ячейке(рис.7) .На рис.3 лунклтрней линией псказан результат расчета для случая, когда а 25% атомов ,60 находятся в тетраэщмческсм меядоузлии, » 30% -занимает узлы решетки,« 40% -смешены из цепочки <100> на расстояние 0.035 нм, к 5°/с - занимают центрированные пазшии.Найпвадается хорошее согласие метлу эксперв/антальньми и рассчитанными СЕВ иеыов4Не, рассеянных на ядрах атомов кислорода .

Четвертая глава посвящена экспериментально^/ и теоретическая/ исследованию каналфования ионов 4Не с Е0-1.&+5.2 МэВ в поли-атааньк кристаллах со соруктурсй храната.Эксткримэнтальньв исследования проведаны на базе ускорителей ЭСГ-2.5 и циклотроне У-12( с использованием экспериментальных установок "TCKTMA-l" и "ТШМ -2". и реализованных на них методах РОР/К и ЮРез/К.

Для определения относительного атасного состава гранатов из

Рис. б. Рассчитанные угловьЕ распределения ионов 4Не( Е0=21.4МэВ) в поперечной плоскости <100>,<110> и <111> каналов мэнскуисталла Si (цифры у кривых указывают расстояние 3 ст центра канала в ангстремах. Вставка - рассчитанные экЕипстенииальныэ линии (ци^сы у кривых указывают значение потенциала в зВ).

аппаратура г: спектров (pic. 1 в), полученных методом ЮРез, был ис-пайьЬОвзн мэтсд штсмиического {кэд?лкрования.В качестве' Kprrepi-са согласия зкспер^ентального и ^полированного спстарсп испопь-гог.лли т.р-гтерзй сохранения плсщэди (долгэн Сыть « 1"Л) и крттерз! Ctœrcctfi фсрл спектров (новязка) - нэ xyza 10"2. Лилиз спектров обратного рассеяния гатодал моделирования позволил повьотгь точность спродзяения сяносительшх атойьк долей различных компонент, нэ увеличивая статистику, за счет paoïiîpeHîyi областей ана-диза.Чувсттательносаъ ¡метода для данного класса материалов сказалась не го^гд 0.1 ат.®с для тягзпьх и средних элементов и не jcysre 1 ат.®£ дгш кислорода.

^лрсСррсванкый на тзасретаппзх Пл", ГлТ и метод резонансного сСр?.тного рассеяния в сочетании с i атемачшэским мопели-рспзингл û хт использован для определения состава и его однородности по глуСкне откиосиашяк ппгыск феррс-гранатов.Ка pic.8а пргодзн скше£»вганталькьй спсгар сзрлпуры Bi- Y-Gn -Fe-O. "Огупснькп" парллалыьк спекярсз хорошо выделяется для всех зле-г.::дггсз.Отз;стр,с!.эдэл15:сван1!ьй для прздасгагаемсго состава Bio.o

ol^fW тп

и

|i£3 НИ

' £C0

гсз

РЧ-,. 1® " ' Г J-S^j ...... . 1Г« »

s -.'¡Уф *

££

CJ l!C5 Й5 «3-

203

ï:o wd иске? kiks/iî

. 'dîtr1

наклона

Fœ. 7. Рассчитанные нсрмиро-езжлэ углошэ распределения для с.гсмсл кислсрода, заниман>-сет-:о га возмогших мзядсу-з-эльных палаиэний в решетке кремния.

Риа.8.Э:«сперзмангальн!лй и мздели-лирепанньй энергетические спектрл рассеяния ионов 4 И с с Еа=4.5 Мэз для згаггаксиальнсй пленки Bi-Y-ел-Го-О

Хг.4 Еза.1 Вгз.э Оц (кривая А) не удовлетворяет заданньм критериям согласия.В качестве оптимального, с точки зрзения соответствия гто-¡шдей и величины невязки, для данного образца определен рашсмер-ньй по глубине состав Еао.5 Т2.5 баз.о Е04.2 О12 (кривая Б). Анализ пленки У-Ре-О показал наличие в ее составе неконтролируемо тягэлсй прхв-кси (по косвенном данным, вероятно, РЬ). С псмащо метода итерации найдена схютЕетствущая ей атомная доля ХЮ.0045. Псследукщие расчеты показали, что экспериментальный спектр хорошо согласуется с теоретическим для равномерного по глубине состава Нз.от "£¿.9 зЕйз 012.При этом были достигнуты сгхедуктае критерии сог-ласия:по плсщзди - 1%,невязка - 10"2- 5-10"3.Глубина анализа пленок методом ЮРез соста&ша мил. Относительный атомный состав дня эгоггзксиальксй пленки В1-У-Оа - Ре- О: X (£х) = 0.025 ± 0.001;Х И =0.125 ± 0.005;% ((За) =0.04 + 0.01;* (Ео)=0.21 ± 0.02; ДГ(0)=О.6± 0.1; для (ЕЬ) =0.0035 ± 0.0005;ХС2) =

0.146 ± 0.001; X(Ге)=00.25 ± 0.05; X (О) = 0.6 ± 0.1.

Эпитаксиальные пленки В1-У-0а-Ре-0 в дальнейшем исследовались с цалыо определения местоположения атомов В1 ,являхзцзго-ся легиругацзй добавкой при их. Еырацивании и определяющего магнитооптические свойства ппенек.На основе сравнительного анализа измеренных 023 для В1 и У показано, что катионы вводимого лш выращивании висмута занимает1 с-псззиции относительно направления <111>. На основе измеренньгх СО для эпитаксиальнсй пленки

- У- Ста - Ре- О ,анализа литературных данных по гранатам,исходя из особенностей их структуры и рассчитанных критических углов ка-налирования на основе соотношений Барретта, экстраполированных на случай многсксьзпснентньк атомных цепочек, сделан Еьбор шага углового сканирования (0.02° -0.05°) для кристаллографического направления <111> и разработана методика измерений СЕЗ.Результаты измерений сргенгацисыных зависимостей при каналировании ионов 4Не различных энергий в осевом канале <111> кристалла галлий-гадоли-ниевого граната и щук эштаксиальньк пленак позволили оценить критические углы каналирования,когсрдэ приведены в таблице 1 в сравнении с результатами расчетов по соогнаиенига Геьмела-Мике-льсона:

Зта функция линейна в области, где отсутствует каналирование, и •г/сет гауссовскую форму в непосредственней близости к кристаллографической оси с минимумом в точке D . Из параметров функции (1) определялись параметры каналкрования:

»/Ш' = £ехр(-0,36б5^),7тп = 1-С.- (2) :1а оснозанш хорошего совпадения эксперментальнык 'и тесретичес-:<лх значений делается еывсщ о применимости в первом прйли-г.ении классической тесрт! канапирования для описания этого эффекта в гранатах.

Оэечается наличие яр:о ЕЫрат:енньк особенностей на склонах СЕВ рассеяния на атомах. Fe, оСразукщ^кся как результат'суперпозиции складов в рассеяние двух жалезсссщергзаж цепочек, различающихся атомной плслтностью и, соответственно, рассеивакшики споссСностя!ЛИ и на cpiaHTaujiCHHbK записиг.кстях выхода для атсмсз Y эпитаксиа-льнай пленки Y-Fe-O, отчетливо проявляющихся с ^'еньшением энергии исноз анлизиругацего пучка (р-гс.Эа) и увеличением глуОмы анализа (pic. 95). Обседаются возмгзгныэ причины этого эффекта. Показано, что подобное поведение невозможно удрЕлетвсрггально объяснить как следствие какого-либо рода дефектов

ивМ149 ÏJ» I

VÎ -'У1'

V

. о.

picofur«« T

»**«« о,® - 0,99 деа

' ¿0.5 ' ¿d.o ■' 0.V-^то«, гр&А

В1с.9.Ср/1ентациснные %ашсимости обратного рассеяния каналиро-ванньк иснсв 4Не вдоль <111> Направления эпитаксиальнсй пленки Y-Fe-O. Е0~1.8"МэВ'-' (.а); 3.15 МэВ - (б).

кристаллической решетки. Дга анализа каналирхования ионов 4Не в осевом канале <111> граната построен многсцепочечный потенциал (pic. 10),как сумма потенциалов отдельных цепочек.Ei-щ многоцепочечного потенциала (pic.10) - сжутствие аксиальной авметрм,наличие нескольких минимумов и различие значенхй потенциала вблизи

цепочек одного типа, позволил говорить о нгаСксдаесхяи ккшза-в расськярениэ всех атсг.Шх цепочек.

Ввиду' сущэствгнных различий рассеиваших спсссбгюстей атс ныл цепсмак/ фсраусудизж канал <111> граната, процессы деканат рсвашы в результате перераспределения потека кгаштирсванных к

Таблица 1

КсхЕф^ицкншы с^ункарм (1) и параметры квитирования, рассчитаны ш основа шра^сьзй (2),для юна 4Ие и осевого катила <1П>

граната

Тип

цспжи Л В С » Е Г у/^ у/Ц

£Ьэ.ет О02

« а\5) 1.оо о.оо о.со -о.оз

<1 (Го) 1.00 0.00 0.80 -0.03

с га 1.10 0.00 0.95 -0.01

¿"'Й.С7 3« Ои

а (Го) ,1.00 0.00 0.85 0.00

и (1Ъ) 1.00 0.00 0.85 0.00

с (!) 1.00 0.00 0.86 0.00

О (0) 1.00 . 0.00 0.70 ' 0.00

2Ио.з '£¡.5 С-.Э.0 Га).2 С12

с СМ) 1.00 0.00 0.93 0.01

с ® 1.00 0.00 0.87 0.01

СЗз С...; Си

е (Щ) 1.00 0.00 0.95 -0.01

• 4.5 МэЗ

0.39 10.30 0.30° ± 0.05° 0.

0.20 3.00~ 0.18Р ± 0.05° 0.

0.34 2.70 0.30° 1 0.02° 0.

3.15 _МЗВ

0.59 10.30 0.5Т° 1.0.05° 0.

0.38 2.00 0.29° 10.05° 0.

0.48' 2.70 0.42° ±0.02° 0.

0.27 2.30 0.23° 10.03° 0. 4.5 гьв

0.36 2.70 0.32° 1 0.03° 0.

0.36 2.80 0.32° 10.05° 0. 4.5 МзВ

0.45 0.39 0.39° 10.02° 0.

РисЛО.Пате-гЕДиал ата ных цепочек в направ; нии <111> кристалла Жй^Она. Оси преграду] ровакы в единицах Со =12,383 А.

а юно разделить на несколько стадий. По .мара увеличения угла дения первичного пучка относительно оси канала вклад рассеяния . атсмах, фсржрукдих различньв цепочки, в увеличение попереч-й энергии Судет меняться, дахсщя до максимума при определенном ачении угла, когда каналированная частица-начинает взаимодейс-овать с индивидуальны® атомами стенки канала. Из-за различий значениях Е ^, три которой частица переходит из стадии канали1 вания относительно данной цепочки в стадию неупорядоченного ижэния, процесс перераспределения потока каналированньк иснов дет носить немонотонный характер, что отразится на распредале-и потока частиц по псперечньм энергиям.

Таким образом, по мере увеличения утла падения пучка иснов носигельно оси <111> кристалла граната (по мере увеличения по-речнсй энергии) в результате малсуглового рассеяния на атаках, одяших в состав белее слабых цепочек (О-цепочки и т.д.), будет блвдаться увеличение выхода ионов офатно рассеянных атомами льных цепотек как результат растления области, доступной для ижения частиц в канале. Очевидно, что этот процесс будет уси-ваться с ростом глубины анализа благодаря набегу приращения перечней энергии.

Для моделирования процесса образования ссобенностей на СО ли проведены расчеты в прапполсязении, что статистическое равно-сие достигается на поверхности кристалла. В качестве исходных нньк использовались результата расчета многсцепоиечного непре-еного потенциала. Введя приращэние паперэечней энергии щи прахо-ении слоя вещества (1.0718 нм) 6Е и,мэделируя послойное переопределение потека, пренеСрегая термеггкнием, были Ешислены утло-, 5 зависимости выхода обратного рассеяния ионов 4 Не различным -алаад,вхсдщгфи в состэе кристалла граната У,Ре30!2.Рез:уяьта-

; расчета для энергии Е0=3.15 МзВ ионов 4Не и глуСины проник-вен;1Я 100 нм представлены на pic.ll. Для более детального рас-гарэния прсцессов малстуглового рассеяния и проверки травильное- . : Еьйора значений <5Еа проведено численное штегрированне уре.в-ння переноса ионов в реш-гсе каналнроваии.я, при этом учитывались иловые колебания атомов вокруг положения равновесия.Из-за тргу-ежости проведения полного расчета рассматривалось только дви-ние в непосредственной близости ст атомным цепочек, огран-иен-•=■ цтшннлеа: диаметром 0.1.чм.Эти расчета,для трех значений на-

Рис.11.НорШроааШЬЙ а код обратного раебёянйя ионов 4Нео Е0=3.15 Мэ£ атомами Y (а, б) / Fe (fi,í и 0(я,е), рассчитанный на основе прибаййШй нетрерывкого ИСФёШИала и статистического равнс весия с учезш (слева) без учета (отрава) Пере распределения Псг-айа. угол слноаттельно сси <121> чальнсй,энергии (Ео=1.8;3.15;4.5 МэВ) показали справедоивеоть выбора значений слоевого приращения поперечной энергии и преда« нстрировали усиление тонкой структуры СЕВ с уменьшением энергии частиц, что подтверяшается экспериментом.

В заключительной части четвертей главы представлены результаты эксперимента,проведенного при энергии падакщэго пучка 3.15 Шв,в катером за счет использования резонанса на 16О' удалось ПО" лучить' ориентациснннЕ зависимости рассеяния на всех элементах эпитакст ильной пленки Y - Fe - О. Сопоставительный анализ экаш* рм=нтальных кривых обнаружил наличие корреляции метлу значениям углов при которых наЬшдаогся особенности на с^иентадасыных ааШ симостях и кр-т-иескими углами каналирозания относительно бойее слабых цепскек(рисЛ2)..'

гРис.12.3атсиюсть нсрШ££

|ванного Еыхода обратного

Iрассеяния ионов Не с Е0=

,л3.15 МэВ от уг.га падения

щГЛотносительно оси <111> эгк

таксиальнсй пленки Pt(Pb)-Y-Fe-O.

угол,1рад

В пятой главе для списания процесса деканалирования ионов на больших глубина?: предпогено использовать разработанную модель, ос нованную на решении уравнения диффузионного типа в пространстве поперечных энергий.В рамках модели Сыпи получены ф/нкции для о>:

в iîcrîno разделить на несколько стадий. По мэре увеличения угла дения первичного пучка сяносигельно оси канала вклад рассеяния

атомах, формирующих различные цепочки, в увеличение попереч-й энергии Одаэт меняться, доходя до максиг-з^ма npi определенном ачении угла, когда каналированная часта»-начинает взаимсщейс-овать с индивипуальньми атомами стенки канала. Из-за различий значениях Е±, при которой частица переходит из стадии кадалн-вания относительно даннсй цепочки в стада» неупорядоченного тент, процесс перераспределения потека каналированных ионов дет носить немонотонный характер, что отразится на распредале-и потека частиц по поперечным энергиям.

Таким образом, по мере увеличения угла падения пучка иснов носительно оси <111> кристалла граната (по мэре увеличения перечней энергии) в результате малсуглового рассеяния на аталах, сщяших в состав более слабых цепочек (О-цепстжи и т.д. ), будет блвдаться увеличение вькеща иснов обратно рассеянных атсмами льных цепсиек как результат расширения области, доступней для ижания частиц в канале. Очевидно, что этот процесс будет уси-ваться с ростам глубины анализа благодаря набегу приращения перечней энергии.

Для моделирования процесса образования особенностей на СЕВ ли проведены расчеты в прешаленании, что 'статистическое равно-сие достигается на поверхности кристалла. В качестве исходных нных использовались результаты расчета многецепенечного непре-вного потенциала. Введя пр1ращение поперечной энергии npi прохог-ении слоя вешества (1.0718 нм) SE и,моделируя послойное переопределение потока,пренебрегая термежэнием, были вычислены угло-е зависимости вьксда обратного рассеяния ионов 4 Не различными -смами, входящими в состаЕ кристалла граната У3Ре50|2-Результа-

расчета. для энергии Е0=3.15 МэВ иснов 4Не и глубины проник-вения 100 нм представлены на pic. 11. Для Озлее детального рас-этрэния процессов малсуглового рассеяния и проверен правилънос-

ЕЬйсра значений <5Ej_ проведено численное интегрирование уре.в-ния переноса ионов в режиме каналирования, при этем учитывались ллоныз колебания атомов вокруг поле-кения равновесия.Из-за тру-емкости проведения полного расчета раса.'лтрпвалось только даи-ние в непосредственней близости от атомных цепечек, ограничен-г цгпиндоа ' диаметром ОЛнм.Эти расчеты,для трех значений на-

Рис.11.Нср№роваННЬЙ & ход обратного рассеяла ионов 4Нес Е0=3.15 №1 атсмами У(а,Й),Ре(Ё,Г и О(я,е),рассчитанный на основе приййшйний непрерывного ПСФёНЦИале и статистического равнс весия с учэтсм ^слева) Оез учета (оправа) пере распределения потока.

чалЬнсй,энергии (Е0=4.8;3.15;4.5 МэВ) показали справедливость вьйсра значений слоевого приращения псперечнсй энергии и првдемс нстрровали усиление тонксй структуры С© с уменьшением энергии частиц, что пеитвэрядается аксперимантсм. -

В эактяигачьнсй части четвертей глаш представлены резугаь-тачы эютеримента, проведенного при энергии падающего пучка 3.15 Мэв,в котсрсь; за счет использования резонанса на 160' удалось пе? лучить - ертенташенные зависимости рассеяния на всех элементах эпигаксиальнсй пленки У - Ре - О. Сопоставительный анализ экеш^ риыентальных криЕьк. обнаружил наличие корреляции меяяу значениям углов при котерьк наблюдаются особенности на ертентапионных аави симостях и критическими углами каналирования относительно более сла&к цепскек(рк;.12).. ...

тЕис.12.Зависимость нср£!р;

| ^ванного выхода обратного

5рассеяния ионов 4Не с Е0=

I"3.15 МэВ от угла падения

,относительно оси <111> опт

таксиальнсй пленки

1Ч(РЬ)-У-Ре-0.

угол,1рад

В пятей главе для списания процесса деканалировашя ионов нг больших глубинах предложено использовать разработанную модель, о: нованную на решении уравнения диффузионного типа в пространстве пшерзчжк энергий.В рамках модели Сыпи получены функции ДОЯ сс<=

угол относительно оси <111>

вого (3) и плоскостного (4) дезсаналироЕания ионов в бездефектном крюталле: ' -

--(3) \

ОД - К?)

= + 0 - 1,пт)>ехр(—' (4'

где £(0 _ приведенное значение средней поперечной энергии кана-лированных ионов.Проведено сравнение экспериментально измеренных нэр-ирсванных выходов прагонов (Ео=0.05 МэЗ) и ионов 4Не (Е0 = 1.84 МэЗ) в плоскостных каналах (110) 21 и ОаА5,_соагЕетствен-но,с расчета'.;! по (4) и нормированного выхода ионов 4Не- (Е0 = 1.80 МчЗ) в осевом канале <100> СаАя о расчетным по (3). Функции (3) и (4) хорошо описывают процесс деканалировашя прагонов и ионов г=лия в осевых и плоскостных каналах и ОаАя. Ео второй части главы область использования функции (3) расширена для, списания процесса деканялирозания заряженных частиц на больших глубинах в кристаллах, соцеркаших дэфекты.В этом. случае, с учетом изменения гривеценнсй поперечной энергии в результате рассеяния на дефегстах ¡зристг-ллшесксй структуры, функция деканатирования имеет ниц

;/(£)~ С{£) + [1 - С(0][1 + -¿г]ехр[-, ' (5)

где 6(0 = гг0 + + 2г2 ^ -} П^'Ш']- средняя адер-

<М Ье N о

гия поперечного двшзанля каналированньк ионов, отнесенная к еысо-те потенциального барьера; £■ -электронная составляшая £р-кси-станта, определяшзя исходную расходимость пучка и логарифмические многм стели, соответственно - ядерных и электронных сечений тср-окения, - атомный номер мшЕни.Сункиия (5) сравнивается с экспериментально измеренными нср-мрованньми выходами ионов гНе от образца <100> СэАб, нарушенного имплантацией ионами и с рс-з»таьтатеьз1 расчетов по лолузг.щ^лчеаз^! моделям и моделям на основе решало? уравнения дифф^ионного типа друтих авторов.Модель (с) дает кыйспе® улозлегвсрп^т^.;-ьл^г>зг:.:л1-тат.

Для проведения сопоставительного анализа и для обработки энергетических спектров с целью извлечения- количественна! информации о концентрации дефектов после галтпантации ионов или в результате какого-либо воздействия была создана программа для расчета норд.рсЕашьк выходов и параметров деконалирсвания. Приведены прэ-фши до^екгоа/посароешгые с помощью данной программы из энергетических спектров рассеяния ионов 411с на образцах GaAs, имплан-ированньк иенами серы и отсиженных при Тотж = 573 -f 973 °К. Показано, что в рассматриваемом случае имеет место эпитаксиапьная рагрктгаяпизацг« нарушенного паннин внедрением слоя GaAs. В тоже время отмечается: в результате воздействия температуры сссюга-кггея темечек добеги, а дефекты протяженного типа,прояЕлясшиеся в энергетмчесюк спектрах в шде "ступенек", остаются в имштантирэ-ванных кристаллах вплоть до'Тагж ■= 973 К.0

В зшаючигельной части глаш 5 списываются экспериментальные результаты, полученные на образцах кремния, имплантированных ионами фосфора и Подзергн^'Тьк воздействию сильноточного пучка электронов (СЭП) с "плотностью энергии W= 0.4 -г 1.0 Дксм"2. Отмечается две особенности воздействия СЭП:1)пр1 W< 1.0 Д^см^набльщается отжиг Дефектов, образованных при внедрении ионов -31Р, однако всс-станоЕйейие Нарушенного слоя осуществляется не по мег:ашзму эпи-таксиальной реад1сталпкзаши;2)при AV= 1.05 Дксм"2 в энергетическом Спектре наблюдается "суупенька", характерная для дефектов протяженного 1ипа,нс распалакенньк на глубине,превилапцей пробег одедренных ионов 31Р .ТТредполагается, что образование дефекте® протяженного типа есть результат воздействия СЗП.

В Ш5РТСЙ главе представлены экспериментальные результаты по декашлпройа1й£о иейов "Не и по исследованию механизм отжига и i'tíHepaufsi -дефектов в кристаллах GaAs,подвергнутых воздействию СЭП.

В Пёрпой часта главы исследуется деканалирошше в бездефектных кристаллах GaAs,E зависимости от энергии анализирующих ионов и кристаллографического награаленич(рис. 13,14) .Результаты эксперимента сравнивались с теоретическими моделями функции декана-лгсэсвашя воя малы-: и беэтшй itnj'üfri. Показано, что эгоперментальные Hopj.s¡роЕанныэ ььподы удается списать на всей глубине анализа с использованием модели (3) (нерпгедаеные кркЕьк на p.íc.13, 14).В таблице 2 nrj грелг-и-л знач-ныч длин даканапирстния неостановленных

иэ экспериментальных данньк с помодао модели (3). Из таблицы 2 слезет,что длина деканалирования £ ^ увеличивается 'медленнее,чел растет энергия ионов;более того, ¿^ пропордиснальна Е/Ье. Это соответствует зависимости длины деканалирования от энергии,характерней для рассеяния ионов на алегарснах.В предположении,что рассеян« происходит на валентных электронах, равномерно распределенных в центральной части канала, вычислены теоретические значения длин деканалирования.Из таблицы,2 такта видно: значения £^ полученный из эксперимента совпадут с рассчитанными, если приять потери -энергии каналирозояньк ионов равными 0.24-0.35 от потерь ионов, движущихся в аморфном веществе того же атомного состава.Этот

нов

С.мкм

ЕМс. 13. Нормированные енхош ио- Рис. 14.Нормированные вдагда ко-4 Не (Е0 = 1.8 МэВ) канали- нов 4Не каналированньр; в <100>

ОпАб и функция деканалирования (3) (сплошные ¡ершьв) пр-1 энергиях Е0=1.4(1),1.72(2),4.4 (3) МэВ

Таблица 2

р^ванньк в ОаАв и 4унм_ия де-канашроЕ&ния (3) (сплошные кривые) : 1—<100>,2-<111>,3-<110>.

№ Условия зкепер-мента ¿^эксп, мкм С цгтеор, мкм Е/Ье, МэВ ДЕ^/ДЕ^

ЕЬ - 1.8 МэВ <100>

1 8.5 ± 0.5 29 1.6 0.29

'> <111> 9.2 1 0.3 37 0,25

3 <110> 9.7 4 0.3 40 0,24

4 £3=1.4 МэВ 8.1 1 0.3 23 О.ЗЬ

5 Е3 -1.72 НэВ 8.9 ± 0.5 27 0.33

1.; 1 = л . 4 МзВ 12.5 1 0,5 52 2 _ 2 0.24

¡■-■=зультат нэ прс'пз^хх-чит сс&решш&м представлен! ии оперши каналирл ще ненов.

потеря:-:

Втсрая часть главы посвяцзна определению энергетической зависимости сечения деканалирования ионов 4Не на дефектах, введенных в кристаллы ионной имплантацией серы (Пи=1"1015с.Г2/ Е=100 кэВ,У = 0.04 шАсм"2,7^=300 °К) и последующим воздействием СЭП(Еемах =40 кэВ,Ее=25 кэВ, ти^=60+100 не, "№=0.3+1.5 Дкал2) .Были измерены энергетические спектры обратно рассеянных ионов Не в случае сриен--таярованногэ и несмонтированного падения пучка на ьристалл с различней начальной энергией.-Анализ провощили с пемещью фрикции (5). Сказалось, что в приповеркностнсй области, нарушенной имплантацией, а также после воздействия СЭП функция деканалирования списывает экспериментальные результата. Концентрация р»ссеива5адах центров, полученная по модели не меняется с изменением энергии пучка ионов. Сечение деканалирования в эта! области пропорционально Е"1 .На глубинах, превы1нкщ4Х пробег импгаширава:аньк ионов, сечение деканалирования имеет различный характер в зависимости от плотности энергии с&лучешя СЗП. Сравнение нормированных въездов, измеренных при различньк энертаях анализирушэго пучка ненов 4Не, предстаЕ-лено на рис.15 для образца. Оа Аз, облученного СЭП с Т\'= 0.8 Джем-2. С ростом энергии увеличивается вьксщ до глубины а .1 мкм,чго обусловлено прспорциснальнсстью сечения деканалирования энергии анализируюдих иснов.На рисунке 156 сравниваются распределения дефектов по глубине,рассчитанные по мешали (5).Различие и совпадение распределений указывает на то, что рассеяние происходи1 на дефектах, имавдик разную деканалирЕдоцло способность.В поверл-юст-ней области, как было показано, это а>ш*анньв атомы, а в глубине -протяженные дефекта, сечение деканалирования на которых пропершо-нально энергии иснов.На глубинах, больших 0.62 мкм, распределение снова совпадают. --.

Рис. 15 .НсрмирхшаннъЕ ЕЫХОДЫ ОТ <1115<ЗзДз

облученного с

<я» ЕаАг, \iJ.atAtJctt

»-¿"•«л/у ' шла „»*"

¿5 ' 1Г

0.8 Д»см (а)и полученные по (5) рас-Ш7 ия---'ли предепенм рассеивавших центры (5).

Сравнением распределений рассеиьаквдк цзнтров по глубине "модельного" образца, ксторьм служил кристалл <100> СаАз, №гшанти-

розанкый прогонами (Е =100 кэВ, Ви=3-] С1ьсм 2) (рис.16)псказано,что, ■функция (5) правильно отражает закономерности рассеяния ионов в глубине образца в случае равномерно распределенных смещенных атомов. Вывода о зависимости сечения деканалироЕания от энергии псд-таеркцаюгся-расчетом параметра деканалирования в мэдели однократного рассеяния, ксясрый имеет ту же зависимость ,стг энергии, что и сечение деканалирования.

В заклотительнсй части главы представлены результаты отжига и генерации дефектов в кристаллах ОаАв, облученньк СЭП,папученн1-к на основе данных по деканалированию ионов. Изучались кристаллы <100> и <111> СаЛз, нз имгтаьгофованньв и имштантированные Те и 3. В поверхностней области,нартенной тмвтантадаей,после воздействия СЭП происходит отжиг дефектов, йттитпьньк' режаы ошига зависят от иочошей степени дэЬекгности и связаны с плавлением поверхностного слоя.Для кристаллов <100> ОаАз,амортизированных

рис .16. нармровз-нкьк выхода (а) и (б) и распределение расеи-ваших центров (б) при внедрении ионов 'Н (Е0=ЮОкэВ, Ои~3-1016 см"2). Непрерт-ная кршая расчет по (5)..

15мплантацией ионов Те—ЛЛ^,. =0.2* 0.4 Дксм~2,а для часткчно-раз-упордцеченных слоев<100> ОаАБ ионами Те и Б -Й^ИЗЛ Дк-см~2.В данней области три облучении СЭП плотностям! энергии выие оптимальных концентрация оставшихся дефектов возрастает.Относительное возрастание концентрации дефектов с ¡есстом плотности энергии за-екс!?т от типа внедренной прзмеси (Те и Б).

.'Показано, что при плотности энергии СЭП выше епти/илы-кх происходит образование дефектов в глубине кристалла. Плотность энер-гцц/прт -которой образуются дефекты в глубине, зависит от свойств мснохркоталла.Для <111> ЛЛ^ =1.05 Дксм"2, для <111> ОаАв

0..4 Дк-см-2,в то время как при облучении <1С0> ОаАя ЛЛ/ГЙ <= 0.5 Дг-з.Г^./Еьивлен определзпд'й тип дефектен,ткр^уешх сбпуче-нпк! и ©ессзяана ю: кжшнграшя.

номер канала

В заключении приведены основные результаты и выводы раеоты.

В диссертации выполнено систематическое экспериментальное и теоретическое исследование эффекта канатафозания ионов 4 Не с энергией 1-5 №3 в псллатсмных кристаллах - арсенцде галлия и гранатах (жглезсгт'триашк, хвллий-гадопиниавьк, алою-тадалиние-вих) и с энергией 18-22 МэВ в мсноатомных кристаллах кремния и геракил и выявлены осноиье закономерности протекавших при этом процессов. Основные результаты проведенных исследований состоят в стюдуицем:

1.Создан экспериментальный кадлпекс на Сазе ускорителей: циклотрона У-120М(Р-7М) и электростатического генеретсра ЭСГ-2,5 Ш4

. ядерной физики Томского палитехм-меского университета, предназначенный для исследования эффекта канапирования быстрых ионов и развития методов ядерного микроанализа.

2. Экспериментально псщтвергдена и теоретически обоснована точка зрения, согласно которой резонансы в сечениях упругого рассеяния ионов "Не с энергией 18-22 МэВ на ядрах аталов 12С, и |00 ш углы, близкие к 180°, в сочетании с эффекта-! канапирсвания позволяют определять ыестопалакенле эти:-: элементов в решетке монокристаллов с атомным номером Z £ 30, а резонансы в сечениях рассеяния ионов 4Не на ядрах атомов |60 в области энергии 3-5,2 МэВ в сочетании с резер|срдовским обратным рассеянием и эффектом каналирсвания позволяют определять относительный состав кислорэд-содергащс: ^чогока^сгнект.'-гых матертапов и местоположение раоотм-иьк атсмсз в кристаллах на к-; основе.

3. Разработана метсшка определения местоположения примесных атомов и относительного состава многокомпонентных кислородсодержащих кристаллов и экспер-ментально и теоретически изучена аналитические характеристики метода, сочетающего резонансное обратное рассеяние и. эффект каналирования.

4.¡Доведены расчеты пространственного распределения ионов "Не с Е0 = 21,4 МзВ в аксиальных каналах л построены на их основе с^иентациснниэ зависимости выхода (СЕЗ) ионов гелия на атомах 1бО, занимающих различные предполагаемые позиции в элементарной ячейке мснафисталла. ,

5.По результатам экспериментально измеренных С63 альфа-частиц с энергией Е0 = 21,4 МэВ, рассеянных на чирах 1ьО, и ве , в со-

четании с теоретическими СЕЗ сделано заключение о местоположении првлесных атсмов кислорода а решетке мснсяфисталлов кремния и герлания.

6.Проведено сравнение экспериментальных результатов по деканали-рованию ионов "Не с начальной энергией Е0=1,4;1,65;1,72;4,4 МэЗ в осевом канале <100> ОаАя и в осевыя кечллах <100>, <110> и <111> ОаАв с Е0 = 1,8 МэЗ с теоретическими моделями и выбрана функция деканалирования, описывающая данный процесс в глубине кристаллов арсеница галго!я, подвергнутых облучению СЭП.

7.Получена экспериментально и оценена теоретически зависимость сеч-экия деканалирования от энергии ионов Е0 е поверлностньг; и глубоких слоях кристаллов Оа Аз, облученных аотьнсточньм элект-ронньм пучксм,и разработана методика исследования воздействия сильноточного электронного пучка на структуру кристаллов ОаАз.

8.Получены эксперментальньЕ; результаты по отжигу и генерации дефектов в крюталлах СхаАэ, имплантированных ионами -^^Те и и облученных сипьнотсчньм электронньм пучком.

9.Разработана методика и получены экспериментальные результаты результаты по исследованию каналиравания ионов 4Не с Е0= 4,5; 3,15;1,8 МэВ в ссевсм канале <111> кристалла (ИзОаэОк и в эпитак-сиальных пленках ХзЕ^гзОхг, выполнены расчеты непрерывных потенциалов атсмных цепочек, образукжк осевсй канал <111> Х£?еэ012,и построен на их основе шэтоцепенечнай потенциал, что позволило сделать вывод: в первом прйлгяенип каналкрованиэ ионов гелия в мо-нарютаплах с решеткой граната мояно описать но основе классической теории :аналированил Лиццхарда и гр^Огаисения непрерывного потенциала атслных цепочек.

Ю.Тесретичесга! обосновано палокениэ, согласно которому мзлоугло-все рассеяние каналкр^глщл ионов атомами, ссразухщм! цепочки, характергзушпеся низкими значений! непрерывного патент: лри-ьодпт к возникновению тснксй стругаури в ср1ентационна; записи-*сг-ети для цепочек с сильным рассеивающем полег-:. 11. а^отзрз.екта.'ъно спраделено агноагтельноэ мйстспопсгшннэ атомов висмута в ^ктгалшчэсксй ре*оетке зштака¡альксй ппзди В}-У-Оа-Ре-О, а такт осносгетега,.чьй атсмньй сося®в эс.-пак-плен-к Р!(РЪ)-У-Ре-О и В1-У-Оа - Ре-О.

МАТЕРИАЛЫ даОСЕРТВД-И ИЗПСЙЕНЫ И СПУБЛИКСЕАМ з следящих работах: .

1.Р£ючков Ю.Ю./Чернов И'.П.Метсда мгновенного ялерюго микроанализа.//Итоги науки и техники. Сер.Пучки заряженных частиц и твердое тало.Т.2. М.:ШНШИ, 19S0.C.74-150.

2.Определение местоположения легких атсмов в кристаллах с псмсшью аномального рассеяния альфа-частиц./И. П.Чернов,Ю.АТимсиникоа,Ю. Ю.Крючков,В.В.Сскарева//АЭ. 1978.Т.44.Выл. 6. С.515-516.

3.Кркнкоь Ю.Ю.,Славин Н.В. ,Тималников U.A. и др. Определение местоположения 'О и С в решетке полупроводниковых мснсжристаллоз с использованием обратного рассеяния каналррованных альфа-частиц с энергией 18-22МэЗ//Предварительная программа и тезисы докладов VII ВОШЗЖ зарякенных частиц с мшаотсталлами.М. :Изд-во МГУ, 1975.С.54.

4.Крючков Ю.Ю. ,Тимошикав Ю.А. ,ЧерноЕ И.П. и pp.Определение ыа-стаполснйшя кислсрсда, имплантированного в решетку кремния// <1мз. и техн. палу1ровсда1ков.1977Л.11.Вып.7.С.1409-1411.

5.Qierncv I.P.,Kryuchkcv Yu.Yu.,íferacntcw A.F.,et al.Lattice location of 1(Ъ irrplented into Si crystals//phys.stat.soI,Í977.V. 43A.P.K201-K203.

6.Крючков Ю.Ю.,Ъ1машиков Ю.А. »Чернов И.П.Определение Местоположения кислсрсда в решетке германия гри больших дозах йглпгынта-ции/'/Физ. и техн.полугрсзоцндаов. 1979.ТЛЗ.0л.2.С.373^375.

7.Крочков Ю.Ю.,Тимашикоз Ю.А.,Славин Н.В.- и'др.СпредеЛёнИе ме-стспсшокения имплантированных атсмов кислсрсда в решетке монокристаллов кремния с использованием обратного рассеяния альфа-частиц с энергией ЗБ-22МэВ//Праграм-а и тезисы докладов XXIV

. .Всесоюзного совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра(ВСЯОСАЯ) .Ленинх,рад:НаукаД97б.С.390. б.Тимаиников Ю,А. ,Крютков Ю.Ю. ,Славш К.В. и др.Определение ме-стаполсления имплантированных атсмов кислорода в крешт//Предварительная nporpáMMa и тезисы докладов VIII ВОФВЗЧК.М. :Изд-во МЛ', 1976.С.32.

Э.Тимсшников Ю.А., Крючков Ю.Ю.,Чернов И Л ¡.Методика определения местопслсясения легких атсмеЕ в мснскристалличеасих материалах с помсщью аномального рассеянич альфа-частиЦ'|'/Дцерно-ф11зическиэ

метсда анализа на заряженных частицах.Таикент:ФАН, 1978.С.25-26. .0.Крючков Ю.Ю.,Погребняк А.Д.,Тимаишков Ю.А.Исследование мес-топапашния и заряьозых состояний атомов кислорода, внедренных в мшсаристалл крэь«ия//Преявар-1тальная программа и тезисы докладов X Совещания по проблемам применения пучков заряженных частиц для изучения, состава и свойств вещества.И. :Изд-во МГУ, 1979. С.123-124.

.1.Арефьев К.П.,Крючков Ю.Ю.,Погрэбняк А.Д.,и др.Исследование зарядовых состояний атомов кислорода, внедрешых в монокристалл кремния//Тез. докладов XXIX БСЯССАЯ.Денинград:Наука,1979.С.490. .2. Определение состава эпитаксиальных пленок феррит-гранатов методами ЮР/Е.Ю.Еоярсо,И.Е.Буркова,И.В.ЕвдскимоВ/О.Н.Дикарев, 10.10.Крючков,В.К.Малюг.ы//Письма в ЛОФ.1У8В.ТЛ5.Вьп.11.С.69-73. .З.Крючков Ю.Ю.,Славин Н.В. ,Тимошиков Ю. А. Эволюция псггаса аль-фа-часшд в монокристалле кремния//Труда VII ВСйВЗЧК.М. :Изд-во МГУ, 1976, С. 76-81.

¡.4.Крючков Ю.Ю.,Тимсшников Ю.А.,7ргальный А.Г.Использование приближения многоцепочечного потенциала для определения местоположения примесных атомов в р>ешетке типа алтза//Предваритальная программа и тезисы докл. IX ВСЖВЗЧК.М.: Изд-во МГУ, 1978.С.49. 15.Расчет выхода рассеянных заряженных частиц на внедренных атомах в MOHOíp,HCTajmbi/ro.D.Kpía4KOB/A.r.ibpTejbHb^,D.ATiMaiJHi'iKOB, И.П.Чернов// Ядер10~физические метсда анализа на заряженных частотах. Ташкент: ФАЗ, 1978. С. 30-31.

1.6..?рдышев В.М. ,Веригин А.А.,Крсчков Ю.Ю. ,и др.Терямеасий от-;вш дефектов в арсенице галлия, облучением ионами серь//ФШ. 1984.T.18.N12.C.316-318., •

L7.Юркова И.Е. »Крючков Ю.Ю. ,Ятис А.А.Оюссб определения полного энергетического разрешения для ядерного микроанализа.-AC.N13276S9// Приоритет: 25.11.1985.

18.Тимсшников Ю.А.,Крючков Ю.Ю.Аппаратура для определения местоположения примесных атомов в решетке манафисталлов мэтодал каналгфования альфа-частиц с энергией 18-22МэВ//Материалы нау-чно-1рактической конфзр^нши'Молодые ученые и специалисты Тсм-ской области в 9-й пятилетке".Серия:Теория и техника физического эксперимента.Талек:Изд-во ТГУ, 1975.С. 160-163.

19.Крочков Ю.Ю.Камэрн для изучэния ориентационкых эффектов за-рженньк -lcctco: эч-ргтий на циютотране//Материалы рэш-

опальней научно-практамесксй ковферзенцта'Молодые ученые и а цдалистыгнародналу хозяйству'".Секция физико-технических Hayi Тсмск:Изд-во НУ, 1977. С. 28.

20.Крючков Ю.Ю.,1ймашикоз Ю.А.,Чернов И.П.Аппаратуре для ис< ледования мшсясристаллов на ииклотроне//Тез. докл.XXIX ВСЯС( Ленинград: Наука, 1973. С. 954.

21.Крючков Ю.Ю.,Тимсшников Ю.А.Методика определения местополс женил легких атомов в монскристаллических мишенях с пемешью аномального рассеяния альфа-частиц//Использование уааэрител' в элементном анализе.Таилсент:ФАН, 1980.С.35-37.

22.Крючков Ю.ЗО.,Оачаров А.М.,Фелмн Е.В.Ориентирование криста) лов с пемогьга SE! V/Тез. дскл. XII ВОФВЗЧК.М. :Изд-во МГУ.С.160,

23.Автоматизация ядерно-физшеаок исследований дефектности KpiCTarmoE/A.M. Овчаров, А. А. Веригам, А. В. ^ев,Ю.Ю. Крючксв//1\А Школа по физгасо-химическим основам методов получения и иссл* дования алекяренней техники.Новоайирск:1984.С.188.

24.Автсмат1ЕироЕанный спектрометр для ядерного микроанализа кристаллов/А.М. Гагарщ, C.B. Дектярев, Ю ЛХКрочкрв, А.М. Овчаров //Тезисы докладов XXXV ВСЯСтаЯ.Ленинград:Наука,'1984.С.473.

25. Автоматизация ядерно-фмзичеасих исследований дефектности 1сристашюв/А.М. Овчаров, А. А. Вероти, А. В. Зуев, Ю.Ю. К£ючков//Те: сы докладов XIV ВСШЗЧК.М. :Изд-во МГУД984.С.152.

26.Исследование воздействия еьюжсдознсй имплантации на oipyi туру кр-юталлов/А.А. Веряин, А. В. Зуев, В. П. Ксшеев, Ю.Ю. Крючков, М.0зЧаров//Тезисы докл. XVI ЕСШЗЖ.М. :Изд-во МГУ, 1986.С.14"

27.Способ сриетирования монафисталлов/Ю.Ю.Крючков,А.М.Оачар Е.В.Фогин,Е.Ю.Боярко// А.С. № ИЗОИОсПриортгет: 4.07.1983.

28.Крючков Ю.Ю.,Овчаров A.M., Зуев А.В.Способ накопления даннь ■ - при ядернсм микроанализе//А.С. N1285896. Присритет: 14.08.198*

_29.Ветренко В.И.,Крючков 10.10.,Овчаров А.М.Способ сриентирова! монокристаллов//А.С. № 1282697.Приоритет:6.12.1984.

30.Pichugin V.F. ,Fraiigulian T.S. ,Kryuchkcw Yu.Yu. ,et.al.Fonre tion of conductive layers on dialectric substrates by ion. fc< bardrent//Nucl.Instr.ard Meth.in Phys.Res.l993.V.B80/81.P.i; -1206.

31.Крзчков Ю.Ю. Димсшникое Ю.А.,Чернов И.П.,и др.Спределение местсполокения атомов кислорода в решетке германия с пемевд резонансного рассеяния альфа-частиц//Прогр. и тез.докл.XXVI]

СЯСХМ.Ленинград:Наука, 1978.С.545.

.Крючков Ю.Ю./Гимсшников Ю.А.»Чернов И.П.Местоположение при-есных атсмоа и степень разупорядочения решетки гериания при егировании ионами кисшсрода//Предварительная npoipaivMa и тез. рют. IX ВОЖЗЧК.М. :Изд-во МГУД978.С.48. -.Радиационное нарушения в процессе ядерного микроанализа/В.П. сщэев,Ю.Ю.Крсчков,Ю.А.Тимсшникоз/И.П.Чернов//Тезисы дасл. XXIX СЯСЕАЯ.Ленинград :Наука, 1979. С. 488.

.Крючков Ю.Ю.,Тимсшников Ю.А. »Чернов И.П.Нарушение структуры ермания при легировании иенами кислорода большими дозами//Тез. ЖЛ.ХХ1Х ВСЯСХ2АЯ.Ленинград:Наука, 1979.С.491. .Способ еггаига; дефектов в кремнии./А.Д. Погребняк,Ю.Ю. Кротков, .А. Веригян, ÍB 1С. Лопатин, Я.Е. Красик// А.С. № 1253380. При-рите^: _28.O5il084.

. Радиационное- упорядочение структуры несовершенные полупро-одниковьк кртсталлоз/И. П. Чернев, А. П. Мамонтов, В. А. Ксрагченко, .А.Т11мсшников,Е.10.Боярко,Ю.Ю.1^хчков,В.В.Когтов//ФШ.1980. . . 14 .Вып.П.С.2271-2273.

.Chernov I.-P.^liruychkcv Yu.Yu.,Azikov В.S.,et.al.Determina-ion of the lattice location of 1G0 implanted into Si and Ge rystals//Preliming progr. and abstracts of рзарег Vil Intern, anf. cn Atomic Collisions in Solids.M. :Moskav St.University ouse, 1977.P.264-266..

.Исследование каналирования иснов '5He+f в кристаллах и плен-ai-: со структурой граната/И. З.Евдски*{эв,Е.Ю.Боярко,Ю.Ю.Крочков, .М.Малотин//1-Ьтериалы XIX ВОйЗЗЧК.М. :Изд-ео МГУД990.С.19-21. .Осевое каналирование ^Не*4 в кристаллах и эцитаксиальных гше-ках со структурхй граната./И.В.Ездскимов,Е.Ю.Боярко,Ю.Ю.Крюч-ов,В.Н.Малхжш//Вопросы атомной науки и техники. Сер. Сизика адиационньк псвр>еха1£ний и радиационное материаловедение. 1989. да.4 (15) .С.9-12. ч:

.Исследование эпитахсиальных пленок ферря^гранатеэ мето-см РОР/К./И.В.Евдасимов,Е.Ю.Боярсо,Ю.Ю.Крючков,В.М.Малютин /Тез.доел.XIX ВОЗВЗЧК.М. :Изд-во МГУД989.С.57. .О возникновении хаоса в потоке каналированных ионов/В.П.Кс£цэ-е, Е.ЮЗоярко,А.А.Вер-дл-1н,Ю.Ю.Крочксв,В.МЛ''1ал-опсн//1]|1сы в 38с.Т.12.Выл.22.С.1361-1363. _ '

.0 диффузионной модели деканалирозания зарякенньк частиц в

, кр1Сталла^Б;П.Ка^в/Ю.Ю.1фючков/Е.Ю.Бо/рко/А.А.Вершмн/В.М.№ лад5н//Вопросы атомной науки-и техники. Серия:Общая и ядерная ф-зжа.1987.Вып.1 (37) .С,43-45.

43.Хаотическое двгмээние ионов гелия в <100> осевсм канале кристалла арсенида галли^В.П.Ксшеев,ААВерот1н,Е.Ю.Еоярко,Ю.Ю.Кр£< чкс®,В.М.М1пшин//№териаш У111 Всесоюзной ксн|>еранции "Взаимс действие, атсшых частиц с твердая телом". Минск:Иэд-во Минскок радиотехнического института", 1987. С. 259-261.

44.Ксадэев В.П.,Крючков ЮЛО., и др.О функции деканалирования заряженных'частиц ь кристаллах//Материалы Х1У ВСЖЗЧК.М. :Изд-во

, МГУ, 1935.С.21-23. . .. ' , - ' 45.0 функции'деканадирюзания заряженных частиц в кристаллах.Универсальная функция деканал11рОЕаьмж>. /В. П.Коц=ев, Е .Ю.Боярсо, Ai Веригин,Ю.Ю.Крктжов//Материалы ХУ. ВСЗХВЖ. М. :Изд-во МГУ, 1986 С.23-25. ^ ' . '

46.Функция деканалирования заряженных частиц' в кристаллах. /В.П ; Ксшеев, А. А Верипш, Е. 30. Боярко,., Ю. Ю. Клочков//Рукопись депошров на в ЕИНШИ,Н7253-8'4.Г7 С. '* ■ ■ . 47.0 многократном рассеянии ионов'Гелия в <111> направлении ар-сенада галлия.'/В.П/Кощеев, Ю. Ю.Крючков, Е.Ю.Боярсо, А.А.Вершин Тез.даот".ХУ1 ЮХВЗЧгС., М.:Изд-во МГУ, 1986.С. 15-16. 48.QioccÖ обработки патугровсдаиковых матервлов./А.Д.Погребняк С. А Воробьев,Ю. Ю. Крзчков, A.A. Веритен, В. П. Ксшеев//АС. № 132452 Приоритет: -1.07.1985.,

49.0 деканалиррвакии ионов.^Не в кристалла?: арсеница галлия./А АВернин,В.П.Ксшеев,Ю.Ю.Крочков,Е.Ю.Боярко//Матершлы ХУ1 ВОЗ ЧК. М.:Изд-во МГУ, 1987.С.25-27. - ó

50.Веригмн АА.,Сулема В.Н. ,Крочков Ю.Ю.Радиацисыкьвэ дефегаы в

- GaAs,облученном ионами Еодорода и гелия с энергией 40-100 кэВ/ Тез. докл. ХХ1У ВСЯССАЯ. Ленинград:Нау1са,1985.С.520.

51. Способ имплантации ионов в пслупровсщкикоЕые матерюлы./ A.J ПогреОняк, Г. Е. Ршнев, А А. Верипин, Е .И. Логачев, С. А. Печеикин, В. 1 Егсрушкин,Ю.Ю.1фючкоз//A.C. № 1218855.Приоритет: 9.07.1984.

52.Чернов И.П. ,Веригин A.A. Дрючков Ю.Ю. ,и др.Имп^шьсььй электронный сяжиг кремния, мдалантированного ионами фосфора//Тр/ду ; B0JB34K. М. :Мзд-во МГУ, 1982.С.431-435.'

53..£рдадев В.М. ,Вер1гин A.A.,Крючков Ю.Ю., и др.Изменение стру туры прповер-лостньк слоев арсенида галлия под дейстшам имц

=>сного электронного пучка//Ионная имплантация в полупроводники другие ттершдыгГез.дскл.Мэяззугарацнсй конф.-Вильнюо:Изд-во -м.ВУЗ и СП) Литовской СЕР, 1983.С.59.

.Верши АА.,Кркиков Ю.Ю.,Чернов И.П.Исследование воздействия отьноютньк пучков электронов и ионов на структуру полупровсд-■жовык кристаллов//Штериалы У11 Всесоюзной кснф.' "Взашодейст-ле атомных частиц с тверда/ телом".4.2. №нск:Изд-во МРШ,1985. .67-68.

.Ardyshev V.M.,Verigin A.A.,Kxyuchkcv Yu.Yu.,et.al.Pulsed ele~ :rcn beam induced change in the structure of GaAs surface lay-cs//Energy pulse irodif'icatiai of semiconductors and related ma-=rials. Dresden:1984.P.54 9-550.

.Веригин A.A.,Кощеев В.П. ,Крючков Ю.Ю. »Боярко Е.Ю.Измерение онцентрации дефектов в объеме арсенида галлия, облученного им-дасньм алектронным пучкам/Поверхность.«Хизика,химия,механика. т.№. С. 143-145.

.Pogrehnyak A.D. ,Kryuchkcv Yu.Yu. ,Verigin A.A.Prcceses of art-saling arid defects gareraticn in semiconductors irradiated by apercurrent electron team //Radiat.Effects.l935.v.91.Nl-2.P. . -S.

.Веригин A.A. .Кощеев В.П.,Крючков Ю.Ю. ,По1ребняк АД.,Ревенко .Ю.Изучение процессов стошга и перестройки дефектов в объеме aAs методами резерфордовского обратного рассеяния каналирозан->к ионов и аннип-вгяции позитронов//Материалы X Всесоюзной кснф. э физике лалупрородников.Ч.З. Минск:1985, С.6-7. .Веригин А.А. ,№шогин В.М. Дрючков Ю.Ю.Прямое наблюдение глу-эколв!ал]ИХ дефектных слоев в 1<рмсталЯах GaAs с использованием оное 4Не с энергией 4.4 МэВ//Тез.докл.ХУ11 B0tB34rC. М. :14зд-во ГУ, 1937.С. 117. ^

.3ojarko E.Yu.(ifosdiee/V.P.(Kxyjchkov Yu.Yu.,et. al.Struct.ure i near surface layers of GaAs and Si crystals irradiated by pea-full ion beams//Njcl.Instr.and Methods. 1986.N17B.P. 162-164. .Пзрэзгрсйка дефектов при высокотемпературном изскрсннсм охяигэ :Аз, аморфиз!фозанного исками серы./Ю.Ю.Крачков,В.П.Калеев, E.U. ?-Чр:со,А.А.Верюты,В.М.;рддикв//1-Ьтер'1ала ХУ B0JB34K. И. :Изд-во ГУ, 15не.С.10б-108.

.Pocitm araiihilaticn and profiles of radiation dsmge in GaAs Si crystals irradiated by sispercurrsat protcn or electron

beams./Е. Yu.Boyarko,A.D. Pogrefcnjak, Yu. Yu.Kryuchkcv, S. A.Voro-biev/Vphys.stat.sol.(a).1984.vol.81.P.217-222. 63.Отжиг и генерация дефектов a GaAs,подвергнутом воздействию си льногочного электронного пучка./А.А.Веригин/Ю.К.}<^ют<:ов,В.П.Ксг-щэев,Е.Ю.Боярко//Тез.дскп. ХУ,ВО®ЗЖ. М. :Изд-во МГУД985.С.49.

64.Вершин А.А./Крсчков Ю.Ю. ,ПогреСняк А. Д. Импульсный электронны сяииг дефектов в мплашмрованнсм арсениде галлия//Рукопись дел. в ВШ1И,Ю2й1 - В88.32С.

65.ВогреСняк А.Д.,К£кнков Ю.Ю.,Вериган А-А.Иашое перемешивание процессы отжига и перестройки дефектов в полупроводниках под

действием ЖП//Рукспись дел. в ВИНШ,Ш.076 - В88.62 С.

66.Квазистациснарное распределение потека каналированных частиц. /В.П.Коиэев, Е.Ю.&зярко, Ю.Ю.Кркнксв, В.М.Малкяин//Тез.дскл. XI ВСИВЭЖ. М.:Изд-воМГУ,1989.С.31.

Подписано к печати 26".Т2.94.

Заказ fe 61. Тиваж 100 зка. -

Ротапринг 1ПУ. 634054,Томск,прЛенина,30.