Влияние состояния поверхности на процессы электронного обмена при вторичной ионной эмиссии и скользящем рассеянии атомных частиц тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

На правах рукописи

АДАМОВ ГЕОРГИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

Влияние состояния поверхности на процессы электронного обмена при вторичной ионной эмиссии и скользящем рассеянии атомных

частиц

Специальность 01.04.04 - фичическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на физическом факультете Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова

Научные руководители:

кандидат физико-математических наук доктор физико-математических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук кандидат физико-математических наук

Шелякин Лев Борисович Уразгильдин Ильдар Фоатович

Беграмбеков Леон Богданович Бачурин Владимир Иванович

Ведущая организация: Московский Авиационный Институт

Защита диссертации состоится 17 ноября 2005г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.66 в МГУ по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, физический факультет, аудитория 5-19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан Ж октября 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

.П. Ершов

200Q>~A 177 5 8

Общая характеристика работы

Актуальное 1Ь темы Процессы зарядовою обмена между атомной часiицей и поверхностью играю! определяющую роль в явлениях вторичной ионной эмиссии (ВИЭ), а также рассеянии атомных частиц на поверхности твсрдо1 о i ела

ВИЭ лежит в основе Вторичной Ионной Масс Спектромегрии (ВИМС). применяющейся для исследования и диагностики поверхносш ВИМС получила широкое распространение в микроэлектронике, материаловедении и других областях науки и промышленности благодаря своей высокой ошосительной элементной чувавительности до 10'9 ВИМС позволяс! регистрировать все элементы, включая водород. Кроме того, этот метод преимущественно чувствителен к приповерхностному слою, что делает его меюдом, обладающим высокой степенью локализации. Благодаря тому, что процесс распыления происходит послойно, можно производить послойный анализ с помощью ВИМС, что нашло применение в микроэлектронике и известно как профилирование по глубине (depth profiling)

ВИМС, обладая одной из самых высоких чувствительностей среди прочих методов анализа элементного состава, не является количес1венным. Количественная теория ВИЭ развита слабо, что не все1да позволяет применять методы, на ней базирующиеся, для количественного анализа. Таким обраюм. изучение влияния различных факторов на ВИЭ с целью создания количественной теории является перспективной задачей современной науки как в чисго фундаментальном, гак и в прикладном смысле.

При создании подобного рода теорий важным направлением является изучение влияния физико-химического состояния поверхности на ВИЭ. В настоящий момент существует несколько моделей формирования вторичных ионов. Уточнение этих уже сущеавующих моделей и создание новых более точных является одним из ключевых моментов в создании количес i пенной i сори и ВИЭ.

Большой практический интерес представляет изучение влияния механического состояния поверхности на ВИЭ. В настоящее время для целей диагностики механического состояния поверхности твердого гела наиболее

популярными являются методы, основанные на ионном травлении с последующим выявлением оптического контраста между областями с различной аененью деформации Методы же, основанные на контрасте выхода вторичных ионов, эмитированных с областей с различной степенью деформации, толжпы обтадшь большей чувсшительностью и высокой степенью локализации.

Фундаментальный интерес представляет собой исследование влияния магнитного фазового перехода на ВИЗ. Современные теории базируются на изменении потенциала взаимодействия между атомами мишени при магнитном фазовом переходе. ВИЗ демонстрирует чувствительность не только к потенциалам взаимодействия между атомами в твердом теле, но и к элекгронной стр\ ктуре твердого тела ВИЗ открывает принципиально новые возможности для изучения процессов агом - атомного взаимодействия, происходящих при магнитном фазовом переходе, особенно в случае многокомпонентных ферромагнитных сплавов

Исследования закономерностей ВИЗ и последующее построение моделей формирования вторичных ионов основывается на анализе энергетических и угловых распределений вторичных ионов.

В рассеянии атомных частиц поверхностью шердого гела особое место занимает рассеяние под скользящими углами по причине относительной простоты интерпретации пространственных и зарядовых распределений рассеянных частиц. В экспериментах по рассеянию энергии налетающих часгиц могут меняться от низких (эВ) до высоких энергий (МэВ). Рассеяние атомных частиц сопровождается неупругими процессами, такими как возбуждение и зарядовый обмен В силу I еометрии экспериментов по рассеянию частиц существенное влияние на прос гране гвенные распределения рассеянных частиц оказывает зарядовое изображение.

На рассеянии основаны методы, позволяющие проводить прос! ране I венную диагностику высокого разрешения структуры кристаллической поверхности, изучать магнитные свойства при напылении тонких пленок [ I ]

Особым режимом рассеяния под скользящими углами является поверхностное каналирование В этом режиме частицы, рассеиваясь на поверхности, движутся вдоль рядов атомов, образованных кристаллической структурой твердого тела. Основой при интерпретации процессов рассеяния

являются эффективные межатомные потенциалы. Описание таких параметров как угловые распределения рассеянных частиц, глубины проникновения, диссипация энергии, каналирование прямым образом основываося на межатомных потенциалах Изучение характеристик рассеяния с целью уточнения уже известных модельных потенциалов взаимодействия и построения новых является важной фундаментальной задачей.

Наряду с процессами, определяющими траектории и энергии рассеянных частиц, важны процессы, определяющие их зарядовое состояние Немалый интерес прсдс1авляет зарядовый обмен, проходящий по пеуиругим каналам взаимодействия через Оже-процессы Энергетические спектры эмитированных при этом электронов несут информацию об электронной структуре поверхносш. а распределения зарядовых компонент рассеянных частиц о процессах электронного обмена.

Цель работы состояла в экспериментальном исследовании влияния различных состояний поверхности на ВИЭ:

• механического,

• химического,

• магнитного,

а также экспериментальном и теоретическом исследовании формирования пространственного и зарядового распределения частиц, рассеянных на атомно-гладкой монокристаллической поверхноаи под скользящими углами Выбор рассеиваемых частиц и режимов рассеяния предполагал различный характер их взаимодействия с поверхностью, что было необходимо для исследования эффективного потенциала поверхности и механизмов формирования зарядовых состояний.

На защиту выносятся следующие основные положения, определяющие научную новизну полученных в диссертации результатов

• Продемонстрировано влияния деформации (растяжение фольги) на выход вторичных ионов Обнаружен экспоненциальный рост выхода вторичных ионов с деформацией Эксперимент поставлен в условиях, позволяющих минимизировать влияние факторов, обусловленных подготовкой и

различными условиями эксперимента, к чему ВИМС' демонстрирует высокую чувствительность.

• Исследовано влияние адсорбированного на поверхности поли и монокристаллического Си кислорода на форм) и ин I енсивжк, I ь энергоспектров вторичных ионов Си" и Си' при бомбардировке ионами Агт и Хе* Смещение максимумов энергоспектров, а также изменение интенсивности объяснено на основе модели электронного туннелирования.

• Показано влияние магнитного фазового перехода на энергоспсктры вторичных ионов для ряда Ре-№ сплавов, ранее этим методом пс исследовавшихся. Наличие нескольких максимумов в температурной зависимости выхода вторичных ионов объяснено упорядочиванием фаз на поверхности.

• Обнаружено, что характеристики пространственного распределения рассеянных под скользящими у)лами на поверхности А1 ионов и атомов различных элементов не могу г быть описаны с помощью общепринятых модельных потенциалов взаимодействия Предложен новый модельный потенциал, описывающий взаимодействие налетающей частицы с поверхностью твердого тела

• Исследованы процессы зарядового обмена при рассеянии под скользящими углами на поверхности А1 ионов и атомов Не и Мс Показано, что при больших параллельных к поверхности мишени скоростях в случае рассеяния первичных ионов - содержание ионов в рассеянных частицах (после акта рассеяния) ниже, нежели при рассеянии первичных нейтральных частиц

• В экспериментах по рассеянию атомных частиц на поверхности А1 под скользящими углами обнаружено, что с увеличением параллельной к поверхности мишени скорое I и происходит изменение характера взаимодействия иона и поверхности твердого тела, которое изменяется о г притяжения до отталкивания в зависимости от величины параллельной скорости налетающего иона.

Научная и практическая ценность.

Исследовано влияние адсорбции кислорода на ВИЗ с поверхности меди, дана интерпре!ация результатов в рамках модели электронного гуннслирования

Показано влияние деформации мишени (растяжении фольги) на ВИ'Э. Впервые эксперимент поставлен таким образом, что имеется возможное 1ь минимизации влияния факторов, обусловленных подготовкой и различными условиями эксперимента Полученные результаты указываю) на возможности применения ВИМС для анализа деформированной поверхносш. чю чоже1 наши применение в таких областях как восстановление С1ер1ых маркировочных знаков, контроль состояния металлоконструкций.

Исследовано влияние магнитного фазового перехода на ВИЭ Множе из использованных в работе материалов ранее методом ВИМС не исследоватись Полученные данные позволяю! получить новую информацию о процессах эмиссии с поверхности ферромагнетиков при магнитном фазовом переходе но сравнению с методами, не обладающими разрешением по массам и энергиям эмитированных частиц

Полученные результаты можно рассматривать как вклад в создание количественной теории ВИГ) Результаты экспериментов по рассеянию под скользящими углами показали, чго не во всех случаях при построении иоюшша-ш взаимодействия налетающей атомной частицы и поверхности гвердого тела последнюю возможно рассматривать только как ионную сис!ему Полученные результаты в принципе не могут быть интерпретированы в рамках 1акою представления, при их объяснении была показана необходимость принятия к рассмотрению электронной подсистемы гвердого тела и был построен новый модельный потенциал, позволяющий строить более адекватные модели процессов взаимодействия атомных частиц и поверхности в других задачах физики столкновений Исследование процессов зарядового обмена при рассеянии гюд скользящими углами позволило показать, что в некоторых случаях при взаимодействии иона и поверхности имеет место более сильное отталкивание от поверхности, чем при рассеянии нейтральных частиц в аналогичных условиях

Апробация работы. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ. Результаты, вошедшее в работу, были представлены на 6

международных конференциях' Взаимодействие ионов с поверхностью (ВИН). Москва 2001, 2003, Диагностика поверхности ионными пучками. Запорожье, 2000. 3d European workshop on Secondary Ion Mass Spectrometry, Muenster 2002, 3-ей Республиканской конференции по физической электронике. Ташкент. 2002. (International Conference on Atomic Collisions In Solids) ICACS 21 Genova, Italy, 2004

Структура и объем диссер!ации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 96 страниц, 39 рисунков и список цитируемой литературы из 70 наименований.

Содержание работы

Во Введении обоснована актуальность работы, сформучировапы ее пели и задачи, изложена научная и практическая ценность, а также онисана структура диссертации.

Первая глава является литературным обзором по теме диссертации В первой части рассмотрены основы явления распыления вещества, описаны основные принципы построения моделей ВИЭ, а также приведены 3 наиболее распространенные модели ВИЭ: модель электронного туннелирования, модель Шроубека [2] и объединенная модель [3]

Модель электронного туннелирования описывает процесс резонансного электронного обмена (туннелирования) между атомным уровнем эмитируемой частицы и зоной мишени В рамках этой модели металл рассматривается как валентная зона с работой выхода Ф, заполненная почти свободными электронами с постоянной плотностью состояний

Модель Шроубека в своей основе предполагает, что электроны в области каскада столкновений возбуждаются и занимают свободные состояния с энергией Е выше уровня Ферми Уровень эмитированной частицы "отражает" плотность электронных состояний в твердом теле для данного значения энергии Такая картина ''отражения" имеет место до некоторой точки z*, которая называется точкой термализации, начиная с момента пересечения которой уровень частицы уже не ''отражает" динамическим образом плотность состояний в твердом теле, а "запоминает" ее на момент пересечения точки термализации Плотность состояний

твердого тела на момент пересечения точки тсрмалшации и определяв! вероятность ионизации.

Обе описанные выше модели являются предельными случаями, хорошо работающими в своих областях - Шроубека для медленных, а электронною туннелирования - для быстрых вюричных ионов. Объединенная модель учигывае! оба механизма, дающих свой вклад в формирование вюричных ионон одновременно, и переходит либо в одну, либо в другую модель в пределе малых и больших скоростей В результате модель позволяет построить описание общею случая.

Во второй части дается обзор рассеяния атомных частиц на поверх нос I и твердого тела Рассмотрены особенности рассеяния атомных частиц под скользящими углами, приведены понятия поверхностного каиалирования. а 1акже даны основные потенциалы межатомного взаимодействия.

В третьей части представлены процессы зарядового обмена, происходящие при рассеянии. Дан обзор процессов зарядового обмена, идущих по каналам Оже-нейтрализации, Оже-релаксации и кинематической Оже-ионизации.

Последняя возможна благодаря кинематическим эффектам, возникающим при переходе в систему отсчета, связанную с быстродвижущейся атомной частицей. Уровень частицы лежит ниже дна зоны проводимости и в статическом случае возможен только электронный захват или Оже-нейтрализация При переходе в систему отсчета, связанную с движущейся атомной частицей, распределение плотности состояний зоны проводимости выглядит отличным от статического случая, а именно: существуют заполненные состояния с энергией выше уровня Ферми и свободные с энергией ниже, таким образом возможен переход электронов внутри зоны металла, если выделившийся при этом энергии достаточно, происходит заброс электрона с уровня частицы в зону металла, т.е происходит ионизация атомной частицы.

Во второй главе описаны установки, на которых выполнялись эксперименты, а также методики измерений в этих экспериментах.

В первой части представлегга установка для исследования вюричной ионной эмиссии с масс-, энерго- и угловым разрешением, приведена ее блок-схема, даны характеристики и функциональное назначение основных узлов

Установка состоит из сверхвысоковакуумной камеры с системой 01качки. позволяющей работать при базовом давлении остаючных газов не более К)'9 торр. В камере устанавливались различные манипуляторы образца позволяющие реализовывать различные задачи

• деформацию (на!яжение фольги),

• контролируемый нагрев до 700°,

• изменение азимутального угла положения образца

Система регисфации вторичных ионов состояла из последовательно расположенных энерго- и квадрупольпого масс- анализатора Такое распопожение анализаторов позволяло производи ib регистрацию вторичных ионов в 2-х режимах-

• регистрацию масс-спектра в фиксированном энергетическом окне,

• регистрацию энерго-спектра фиксированной массы.

Установка оснащена источником ионов дуопчазматронного типа с холодным катодом, позволяющим работать с различными газами, в том числе и химически активными для масс сепарации первичного пучка применялся фильтр Вина

Для контроля остаточного газа в рабочей камере ускшовки применен анализатор остаточных газов (RGA) Larimax - АХ200.

Подготовка образцов состояла в их предвари1ельной механической полировке (если технологический цикл эгого требовал) и прогреве с целью обезгаживания поверхности. Далее чистка ионным пучком А г* с энергией 10 кэВ и последующим огжигом с контролем масс- и энерго-снектров вюричных ионов чо выхода их параметров в состояние, постоянное во времени, что соо гвет с i вовало установлению равновесия и выполнению условий динамической очистки поверхности.

Во второй части описана установка для исследования рассеяния под скользящими углами Приведена ее блок-схема, даны характеристики и функциональное назначение основных узлов Установка состоит и) сверхвысоковакуумной камеры с системой откачки, позволяющей работать при базовом давлении остаточных газов не более 10'" торр.

В установке использовался источник ионов с ионизацией электромагнитным полем микроволнового диапазона для получения ионов газов. Изменяя мощность

электрома! нитного поля возможно получать ионы с различной степенью ионизации (для Сз +17. для Ые +4) Первичное ускорение ионов на выходе источника до 25 кэВ, система послеускоряющих электродов, позволяющая доускорить ионы на 100 кэВ, делала возможным получать ионы с энср!ий 125 юВ (с зарядом -Ч). Дополнительный источник ионов, преде 1авляюший собой твердотельный источник ионов или испаритель, позволял получать ионы N8, С'в, ЯЬ, и и т п. Основной источник в этом случае выступал в качеаве дополнительного ионизатора

Масс-сепарация ионов первичного пучка осуществлялась при помощи магнитного сепаратора с разрешением не менее 0,01 а е м с диапазоном масс 0-150 а.е.м. при энергии ионов 10 кэВ.

Для получения нейтрального первичного пучка в составе установки име1ся нейтрализаюр в виде газовой камеры

Подготовка образцов заключалась в их механической полировке, а после установки образца в рабочую камеру цикл подготовки образца состоял из следующих этапов:

1. Бомбардировка ионами Аг с энер! ией 25 кэВ под углом ~ 3° к поверхности.

2. Отжиг при температуре -327°.

Для получения атомно-гладкой поверхности было необходимо около 80 циклов.

В третьей главе представлены результаты исследования вторичной ионной эмиссии с поверхности металлов, а также факторов, на нее влияющих

Первая часть содержит описание и данные эксперимента по влиянию деформации алюминиевой и медной фольги на вторичную ионную эмиссию.

Выбор алюминия обусловлен его высокой вероятностью ионизации, что делает возможным работу с большими сигналами вторичных ионов.

В серии экспериментов наблюдался повышенный выход вторичных ионов с деформированных участков поверхности, особенно углерода, что объяснятся его радиационно-стимулированной диффузией из глубины образца к его поверхности [4]. Вообще говоря, радиационно-стимулированная диффузия является не единственной причиной увеличения выхода вторичных ионов с поверхности

Деформация образца при растяжении, с одной стороны, ведет к увеличению числа дефектов, а как следствие, и числа слабосвязанных атомов, что ведет к увеличению вторичной эмиссии в целом, кроме того, деформация ведет к изменению зонной структуры, что влияет па вероятность ионизации и вторичную ионную эмиссию

Изменения эти связаны с тем. что при увеличении расстояния между атомами решетки происходит смещение уровня Ферми с сохранением локальной пло i нос i и электронных состояний, что ведет к изменению вероятности ионизации. Поскольку вероятное i ь ионизации есть функция вида

P+=exp(-f(zo)),

где в зависимости от используемой модели характерное расстояние zo, используемое в разных моделях, является явной или неявной функцией положения уровня Ферми, то изменение его положения приводе! к изменению zo, а в силу экспоненциального характера зависимости даже небольшое изменение f(zo) (которая во всех рассмотренных моделях является линейной функцией ¿) ведет к значительному изменению Р~.

Сделанная ранее оценка и предварительный эксперимент по вторичной эмиссии с деформированной и недеформированиой поверхности Al показали качественное coi ласие [4].

Исследованная в настоящей работе зависимость интенсивности сигнала ВИЭ от деформации имеет экспоненциальный xapaicrep. На основании полученных данных был проведен расчет вероятности ионизации от деформации, которая так же имела экспоненциальный вид.

Во второй части исследуется ВИЭ с поверхностей ферромагнетиков в интервале температур, включающем точку магнитного фазового перехода

Были исследованы температурные зависимости эмиссии вторичных частиц с ферромагнитных материалов с близким элементным составом и разной точкой магнитного фазового перехода. Были выбранны монокристаллы Fe-Ni сплавов с составом Fe/Ni: 65/35 (Tt=275°C), 60/40 (Тс=360°С), 50/50 (Тс=500°С). а также сплав Fe/Ni'Mo с пропорциями 16/79/5 (Tc--345ÜC) Эти ферромат нитные материалы обладаю! уникальными свойствами и широко используются. Эмиссионные характеристики выбранных сплавов практически не исследовались.

Были получены следующие результаты:

• Угаирение энергетического спектра вторичных ионов компонент с поверхности сплава в парама1 нитном состоянии примерно на 15% но ошошению к ферромагнитному Уширение обустовлсно 1см. что к парамагнитном состоянии являющимся менее упорядоченным по отношению к ферромагнитному, развитие каскада аолкновений происходи! более хаотично.

• Наличие максимумов в зависимостях выхода вторичных ионов компонент от температуры вблизи точек, соответствующих магнитному фазовому перехода сплава, а также компоненте, в него входящих. Последнее связано с упорядочиванием по типу Ре№, Ре3№ и №3Ре.

В третьей части проведено исследование влияния адсорбции кислорода на ВИЭ с поверхности меди Вторичной ионная эмиссия демонстрирует высокую чувствительность к химическому состоянию поверхности, возможно возрастание выхода вторичных ионов до трех порядков при покрытии поверхности кислородом [5] Влияние химически о состояния поверхности на вторичную ионную эмиссию представляет существенный интерес как ;щя фундаментальных, так и для прикладных задач.

В насюящей работе исследовалось влияние адсорбции кислорода на энергетические спектры вторичных ионов Си' и Си. После очиаки поверхности образца осуществлялся напуск кислорода в рабочую камеру установки с одновременным измерением энергетических спектров вторичных ионов с поверхности.

Обнаружено изменение амплитуды и формы (смещение положения максимума в сторону меньших энергий при покрытии поверхности кислородом) энергетического спектра вторичных ионов меди при напуске кислорода.

Было показано, что химические эффекты, наблюдаемые во вторичной ионной эмиссии, могут быть объяснены на основе модели электронно! о ту ннслирования [6]

Любой заряд, помещенный напротив металлической поверхносш индуцирует зеркально расположенный внутри металла заряд противоположною знака, создающий потенциал, который с расстояния нескольких атомных единиц

от поверхности может быть аппроксимирован как l/(4(z-zlin)). где z„„ -координата плоскости изображения [7| При взаимодействии с нолем, индуцированным зарядовым и юбражениеч, по!енциал ионизации вален того электрона атома изменяется вблизи поверхности На некотором рассюянии 7„ от поверхности металла потенциал ионизации и работа выхода совпадают Таким образом, при z>z0 возможна нейтрализация эмитированной частицы.

Рассмотрим мета.пическую поверхнос!ь с адсорбированными на ней эиекгроогрицательными примесями Уровень сродава у )i их примесей лежит ниже уровня Ферми и по этой причине занят Потенциал, наведенный адсорбированным атомом, вызывает изменение в поведении электронного уровня в окрестности адсорбао. а именно смещение электронного уровня вверх В этом случае эффективная длина нейтрализации (расстояние, на котором потенциал ионизации становится равным работе выхода) увеличится Из-за экспоненциального спада электронных волновых функций металла вне поверхноаи даже малое увеличение эффективной длины нейтрализации может измени ib Р на порядки величин [4J

В заключении третьей части на основе полученных экспериментальных данных рассмотрен механизм формирования отрицательных вторичных ионов. За основу взято соотношение Р (Е)/Р*(Е) модели электронного 1уннелирования (которое в нашем случае эквивалентно Г(Е)/Г(Е) - соотношению интенсивности сигналов положительных и офшииельных ионов) Предположим, чш

Р~ = ехр( - -) и Р = ехр( )( Где с содержи! Ли у Тогда

v v

Р С* —С' ,+ „

— - схр(-- ) и в силу того, что Т(Е)<Г(Е) необходимо предположить С<С

Р* V

При этом соотношение Рл ¡Р должно стремиться к 1 при увеличении эиср!ии, однако, как показал эксперимент оно значительно меньше 1 и, более того, являс1ся не возрастающей функцией энергии ионов Это дает основания предположить, ню начальная стадия формирования отрицательного иона - нейтрализация положительного иона и последующий захват электрона

В четвертой главе рассмотрены процессы зарядового обмена и пространственные распределения при рассеянии атомных частиц на поверхности алюминия под скользящими углами

Первая часть главы посвящена исследованию межатомных потенциалов путем анализа пространственных распределений рассеянных части Рассеяние происходило в направлении канала <111> в режиме поверхности! о каналировапия на поверхности монокристалла А1 (111). Пространс! венное распределение рассеянных частиц в проекции на плоскость перпендикулярную первичному пучку1 представляет собой 2 пятна, лежащих на дуге окружности с центром, находящимся на оси первичного пучка Наиболее простое обьяснение дает одномерная модель рассеяния на поверхности монокристалла. В ней важна только энергия Ех соответствующая скорости Ух в направлении, перпендикулярном к поверхности Энергия Ех определяет эквипотенциальную поверхность, от которой произойдет отражение, а, как следствие, и угол в между направлением, в котором произойдет фокусировка в пятно, и первичным пучком (это половина угла, соответствующего угловому сектору, в котором лежит все распределение)

В серии экспериментов с А1 применялись следующие ионы и агамы Не, N6. Ы, Сб. Ыа, О. Аг, С1, Вг. 8. Такой выбор элементов был продикюван их различными химическими свойствами - от инертных до химически активных Что, в свою очередь, предполагает несколько различный характер взаимодействия и даег возможность более всестороннего изучения данной проблемы.

Были получены следующие результаты:

• При энергии Ех, стремящейся к 0. значение угла в стреми 1ся к константе отличной от 0.

• Установлена зависимость (для всех элементов кроме Ыа) значения угла 0 от V скорости параллельной поверхности с соо1ве1авующей энергией Е, (Ух была фиксирована, а менялась лишь V )

• Установлено для ряда атомов С1. N. N3, О аномальное поведение значения угла 0 при малых параллельных скоростях Зависимость ог Ех имеет следующий характер при Ех стремящейся к 0 - возрастание угла 0, при некотором значении Ех минимум, затем с дальнейшим возрастанием Ех выход значения угла 0 на насыщение

Для интерпретации полученных данных был предложен новый модельный 1нменцмал, представляющий собой отталкивающий ио1енциал вмимодеиы вия с ионной подсистемой твердого тела У(г) и потенциал с неременным знаком,

отражающим взаимодействие налетающих атомных чааиц с электронным газом поверхности F(r). Был получен потенциал вида U(r)^V(r)' f( V )F(r), где f[V ) -подгоночная функция компоненты скорости налетающей частицы параллельной поверхности мишени, изменяющаяся от 0 до 1 Расчеты модели на основе такого потенциала показали хорошее согласие с эксперимсшом.

Вторая часть главы посвящена исследованию процессов зарядового обмена на поверхности А1(Н1) при рассеянии ионов и атомов Не и Ne под скользящими углами.

Параллельная составляющая скорости V, (в нашем случае для Не0, Ne°) отвечает за кинетическую Оже-ионизацию (в общем c.iy чае за изменение заселенности зон мишени в системе отчета, связанной с движущимся атомом) Перпендикулярная составляющая скорости Vx отвечает за положение точки разворота налетающей частицы от поверхности мишени, а 1акже за время, проведенное частицей вблизи поверхности.

В рассматриваемой серии экспериментов изучалось распределение рассеянных на поверхности А1(111) в random направлении атомов и ионов Не"'0 и Ne,/0 по зарядовым компонентам. Выбор Не и Ne обусловлен тем, что валешный уровень этих атомов лежит ниже дна зоны проводимости А1 и резонансный электронный обмен невозможен.

Были получены следующие результаты и сделаны выводы'

• Измеренные пороговые значения скорости, параллельной поверхности, необходимой для процесса Оже-ионизации демонстрируют согласие с моделью кинематической Оже-ионизации.

• Анализ соотношения фракций заряженных частиц при рассеянии ионов и а томов показал, что при рассеянии атомов начиная с определенною значения скорости, перпендикулярной к поверхности, наблюдается фракция отраженных заряженных частиц, превосходящая фракцию при рассеянии ионов.

• Обнаружено, что с увеличением параллельной к поверхности скорости происходит уменьшение происходит уменьшение разности углов рассеяния нейтральных компонентов, при рассеянии первичных нейтральных частиц и первичных ионов, вызванного взаимодействием

иоиа с поверхностью который при некотором значении скорое I и

становится равным нулю, а затем отрицательным

Выводы.

В работе было экспериментально исследовано влияние различных состояний поверхности на ВИЭ (механическою, химического, магнитною), а также формирование пространственного и зарядового распределения час 1иц, рассеянных на атомно-гладкой монокристаллической поверхности под скользящими ушами В результате этих исследований были получены следующие результаты

• Исследовано влияние адсорбированною на поверхности пол и кристаллического Си кислорода на выход вюричных ионов Си" и Си". Установлено, что происходят изменения вида энергоспектров (их формы и интенсивности) вторичных ионов Си. Даны объяснения наблюдаемых эффектов на основе модели электронного туннелирования.

• Показано влияние различной степени деформации на выход вторичных ионов АГ и Си" из поликристаллических фолы А1 и Си Обнаружено увеличение выхода ВИЭ с деформацией, эта зависимость носит экспоненциальный характер и выходит на насыщение в случае Си

• Продемонстрировано влияние магнитного фазового перехода на энергоспеюры вторичных ионов. Обнаружено уширепие энер1 оспектра в парамагнитном состоянии по сравнению с ферромагнитным при сохранении наиболее вероятной энергии ионов Наличие нескольких пиков в зависимости выхода ВИЭ о* температуры облучаемой мишени объяснено магнитными фазовыми переходами сплава и входящих в него элементов

• Исследованы процессы зарядового обмена между рассеиваемыми частицами и поверхностью при рассеянии под скользящими уктами на монокристалле А1 атомов и ионов Мс при различных энергиях (1 5 - 25 5 КэВ) и углах (1 2° - 2 8°) Показано, что при больших скоростях

V„ в случае рассеяния первичных ионов - содержание ионов в рассеянных частицах (после акта рассеяния) ниже, нежели при рассеянии первичных нейтральных частиц

• Исследованы характеристики пространственного распределения рассеянных под скользящими углами ионов и di омов различных элементов (Ar, Ne, Не, Na, S, С1, О) в широком диапазоне энергий от 5 до 80 КеВ Для их интерпретации построен новый модельный потенциал, состоящий из двух частей- отталкивающей, описывающей взаимодействие с ионной подсистемой и чаои с переменным знаком, описывающей взаимодействие с электронной подсистемой твердого тела.

• Обнаружено, что с увеличением скорости V происходит уменьшение разности углов рассеяния нейтральной компоненты, при рассеянии первичных нейтральных частиц и первичных ионов, что говорит об изменении характера взаимодействия иона и поверхноаи тердого тела, которое изменяется от притяжения до о пал кивания в зависимости oí параллельной скороаи налешкпцею иона

Список цитируемой литературы

1 Н Niehus. W Heiland, and Е Neglauer Surf Sei Rep 17,213 (1993)

2 M Yu, in book "Sputtering by Particle Bombardment HI", edited by R Behrish and K. Wittmaack. Springer Series in Topics in Applied Physics. V 64, P.91 (Springer, Berlin, 1991)

3 D V Klushin, M.Yu Gusev, S.A Lysenko, and 1 F Ura^gil'din Phys Rev B. V.54, P.7062 (1996).

4 BE Чекин, ЮТ. Матулевич, ИФ Уразгильдин, Л Б Шелякин Поверхность. Рентгеновские, синхрогронные и нейтронные исследования, N 8, с 64 (2000).

5 G Slodzian and J1- Hennequem CR Acad Sei 263, 1246(1966) A Benninghoven. Surf. Sei. 53, 596 (1975)

6 1 F Ura7gil'din Phys. Rev В , V 47, P 4139 (1993)

7 N D Lang, W Kohn Phys Rev В , V 7, P 3541 (1973)

Список публикаций по теме диссертации

1. Г.В Адамов, ДА. Конов, Л Б Шелякин, BE Юрасова // Особенности распыления Ni в ферро- и парамагнитном состоянии при различных углах падения ионов Поверхность. Рентгеновские, синхротропные и нейфонные исследования №8, С.55-58 (2001)

2 D A. Konov, A S Mosunov, G V Adamov, L.B Shelyakin, V E Yurasova '/ Angular dependence of sputtering for nickel in ferro- and paramagnetic states Vacuum V.64, P.47-53 (2001).

3 G V. Adamov, V M. Bukhanov, JS Colligon, KF Minnebacv, A A Nasretdinov. L B. Shelyakin, V.E. Yurasova, E Yu. Zykova // Secondary ion emission of Fe-Ni alloys in the temperature range including the Curie point Vacuum V 73, P 47-52 (2004)

4 ГВ. Адамов, M.K. Боброва, К Ф. Миннебаев, ЕВ. Сонг, Л Б Шелякин, ИФ Уразгильдин // Влияние адсорбции кислорода на вюрично-ионную эмиссию из меди Поверхность Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования №3, С 36-39 (2004).

5 A. Schuller, G Adamov, S. Wethekam, К Maass, A Mertens, and H Winter, <" Dynamic dependence of interaction potentials for keV atoms at metal surfaces Phys Rev. A, V.69, P.050901 (2004).

6 S Wethekam, G. Adamov, H. Winter, // Neutralization of keV Ne+ and AH ions during grazing scattering from an Al( 111) surface Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230, 305-310 (2005).

7 Г В Адамов, И Ф. Уразгильдин,// Влияние адсорбции кислорода на вторичную ионную эмиссию с грани (110) Си Сборник гезисов докладов 3-ей Республиканской конференции по физической электронике С 51 (Ташкент, 2004).

8 GV. Adamov, IF Urazgildin,// Influence of oxygen adsorbsion on secondary ion emission from copper single crystal (110). Book of abstracts of 3d European workshop on Secondary Ion Mass Spectrometry P 92 (Muenster. 2002)

9 Г В Адамов, С С Еловиков, ЕЮ Зыкова, ВН Прудников, ЛБ Шелякин, В Е Юрасова // Вторичная ионная эмиссия железоникелевых сплавов при магнитном фазовом переходе. Труды 16-ой Международной конференции

•'Взаимодействие ионов с поверхностью" ВИН-2003, 1 1. С 355-358 (Звенигород, 2003).

10. Г.В Адамов, М.К. Боброва, К.Ф Миннебаев, Л.Б Шелякин. // Влияние деформации А1 на выход вторичных ионов Тезисы 15-ой международной, конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью'" ВИП-2001. 1 1, С. 328330 (Звенигород. 2001).

11. Г.В. Адамов. Д.А. Конов, Л.Б. Шелякин, ВЬ Юрасова // Изменение угловой зависимости распыления поликрис[алла никеля при магнитном фазовом переходе. Гезисы 15-ой международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью" ВИГ1-2001, Т. 1, С 81-84 (Звенигород, 2001).

12. Г.В. Адамов, Д.А. Конов, В.Е. Чекин, Л.Б. Шелякин. В Е. Юрасова // Уповая зависимость распыления поликристалла никеля при магнитном фазовом переходе. Тезисы симпозиума "Диагноаика поверхности ионными пучками". С.7 (Запорожье, 2000).

13 A. Schueller, S Wethekam, G. Adamov, A Mertens, K. Maas, H Winter, K.. Gaertner // Interatomic potentials from rainbow scattering of KeV noble gas atom under axial channeling. ICACS 21, P.233 (Genova, Italy, 2004).

I

V

ООП ФИЗ ф-та МГУ Зак. 160-100-05 г.

»20242

РНБ Русский фонд

2006-4 17758

а

i

А

i

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Вторичная ионная эмиссия: основные модели и механизмы

1.1.1. Общий взгляд на вторичную ионную эмиссию, основы явления

1.1.2. Модели вторичной ионной эмиссии

1.1.2.1. Модель электронного туннелирования

1.1.2.2. Модель Шроубека

1.1.2.3. Объединенная модель

1.2. Рассеяние частиц на поверхности 30 ' 1.2.1. Траектории рассеивающихся частиц: межатомные потенциалы и поверхностное каналлирование.

1.2.2. Процессы зарядового обмена

Глава 2. Экспериментальные установки и методики экспериментов.

2.1. Установка для исследования вторичной и онной эмиссии

2.2. Установка для исследования рассеяния под скользящими углами

Глава 3. ВИЭ

3.1. Исследование влияния деформации на вторичную ионную эмиссию А1 и Си.

3.2. Исследование ВИЭ с поверхностей ферромагнетиков в интервале температур, включающем точку магнитного фазового перехода

3.3. Влияние адсорбции кислорода на вторичную ионную эмиссию

Глава 4. Рассеяние частиц на поверхности под скользящими углами

4.1. Межатомные потенциалы

4.2. Зарядовый обмен

4.3. Влияние зарядового состояния на дополнительное взаимодействие с поверхностью металла. 88 5. Заключение 92 Список литературы 90 Список печатных работ по теме диссертационной работы

Взаимодействие атомных частиц и поверхности является одной из важнейших проблем как фундаментальной, так и прикладной науки. Оно охватывает широкий класс процессов и явлений, возникающих при бомбардировке поверхности.

При бомбардировке поверхности твердого тела атомами или ионами с нее возможна эмиссия электронов, фотонов, а также атомных частиц в различных зарядовых и возбужденных состояниях. Эмиссия атомов бомбардируемого вещества называется распылением, а эмиссия атомов вещества в заряженном состоянии называется вторичной ионной эмиссией (ВИЭ).

ВИЭ лежит в основе Вторичной Ионной Масс-Спектрометрии (ВИМС), применяющейся для исследования и диагностики поверхности. ВИМС получила широкое распространение в микроэлектронике, материаловедении и других областях науки и промышленности благодаря своей высокой относительной элементной чувствительности до 10"9. ВИМС позволяет регистрировать все элементы, включая водород, кроме того, этот метод преимущественно чувствителен к приповерхностному слою, что делает его методом, обладающим высокой степенью локализации. Благодаря тому, что процесс распыления происходит послойно, возможно производить послойный анализ на основе ВИМС, что нашло применение в микроэлектронике и известно как профилирование по глубине (depth profiling). Подавляющая часть эмитированных с поверхности частиц являются нейтральными, что привело к появлению разновидности метода

SIMS (ВИМС) в которой применяется постионизация эмитированных с поверхности нейтральных атомных частиц лазером, как резонансная так и нет. Этот метод получили название Laser-SNMS (Лазерная Вторичная Нейтральная Масс-Спектрометрия).

ВИМС, обладая одной из самых высоких чувствительностей среди прочих методов анализа элементного состава, не является количественным. Количественная теория ВИЭ развита слабо, что не всегда позволяет применять методы, на ней базирующиеся (в том числе и ВИМС) для аналитических приложений. Таким образом, изучение закономерностей влияния различных факторов на ВИЭ с целью создания ее количественной теорий является перспективной задачей современной науки, как в фундаментальном, так и в прикладном смысле.

При создании подобного рода теорий важным направлением является изучение влияния физико-химического состояния поверхности на ВИЭ. В настоящий момент существует несколько моделей формирования вторичных ионов. Уточнение этих уже существующих моделей и создание новых более точных является одним из ключевых моментов в создании количественной теории ВИЭ.

Большой практический интерес представляет изучение влияния механического состояния поверхности на ВИЭ. В настоящее время для целей диагностики механического состояния поверхности твердого тела наиболее популярными являются методы, основанные на ионном травлении с последующим выявлением оптического контраста между областями с различной степенью деформации. Методы же, основанные на контрасте выхода вторичных ионов, эмитированных с областей с различной степенью деформации, должны обладать большей чувствительностью и высокой степенью локализации.

Фундаментальный интерес представляет собой исследование влияния магнитного фазового перехода на ВИЭ. Современные теории базируются на изменении потенциала взаимодействия между атомами мишени при магнитном фазовом переходе. ВИЭ демонстрирует чувствительность не только к потенциалам взаимодействия между атомами в твердом теле, но и к электронной структуре твердого тела. ВИЭ открывает принципиально новые возможности для изучения процессов атом - атомного взаимодействия, происходящих при магнитном фазовом переходе, особенно в случае многокомпонентных ферромагнитных сплавов.

Исследования закономерностей ВИЭ и последующее построение моделей формирования вторичных ионов основывается на анализе энергетических и угловых распределений вторичных ионов.

При взаимодействии ионов и атомов поверхностью особое место занимает рассеяние под скользящими углами по причине относительной простоты интерпретации пространственных и зарядовых распределений рассеянных частиц. В экспериментах по рассеянию энергии налетающих частиц могут меняться от низких (эВ) до высоких энергий (МэВ). Рассеяние атомных частиц сопровождается неупругими процессами, такими как возбуждение и зарядовый обмен. В силу геометрии экспериментов по рассеянию частиц существенное влияние на пространственные распределения рассеянных частиц оказывает зарядовое изображение.

На рассеянии основаны методы, позволяющие проводить пространственную диагностику высокого разрешения структуры кристаллической поверхности [1], изучать магнитные свойства при напылении тонких пленок. Данные, полученные при рассеянии под скользящими углами, наиболее просты и однозначны для интерпретации.

Особым режимом рассеяния под скользящими углами является поверхностное каналирование. В этом режиме частицы, рассеиваясь на поверхности, движутся вдоль рядов атомов, образованных кристаллической структурой твердого тела. Основой при интерпретации процессов рассеяния являются эффективные межатомные потенциалы. Описание таких параметров как угловые распределения рассеянных частиц, глубины проникновения, диссипация энергии, каналирование прямым образом основывается на межатомных потенциалах. Изучение характеристик рассеяния с целью уточнения уже известных модельных потенциалов взаимодействия и построения новых является важной фундаментальной задачей.

Наряду с процессами, определяющими траектории и энергии рассеянных частиц, важны процессы, определяющие их зарядовое состояние. Немалый интерес представляет зарядовый обмен, проходящий по неупругим каналам взаимодействия через Оже-процессы. Энергетические спектры эмитированных при этом электронов несут информацию об электронной структуре поверхности, а распределения зарядовых компонент рассеянных частиц о процессах электронного обмена.

Цель работы состояла в экспериментальном исследовании влияния различных состояний поверхности на ВИЭ:

• механического,

• химического,

• магнитного, а также экспериментальном и теоретическом исследовании формирования пространственного и зарядового распределения частиц, рассеянных на атомно-гладкой монокристаллической поверхности под скользящими углами. Выбор рассеиваемых частиц и режимов рассеяния предполагал различный характер их взаимодействия с поверхностью, что было необходимо для исследования эффективного потенциала поверхности и механизмов формирования зарядовых состояний.

На защиту выносятся следующие основные положения, определяющие научную новизну полученных в диссертации результатов:

• Продемонстрировано влияние деформации (растяжение фольги) на выход вторичных ионов. Обнаружен экспоненциальный рост выхода вторичных ионов с деформацией. Эксперимент поставлен в условиях, позволяющих минимизировать влияние факторов, обусловленных подготовкой и различными условиями эксперимента, к чему ВИМС демонстрирует высокую чувствительность.

Исследовано влияние адсорбированного на поверхности поли - и монокристаллического Си кислорода на форму и интенсивность энергоспектров вторичных ионов Си+ и Си" при бомбардировке ионами Аг+ и Хе+. Смещение максимумов энергоспектров, а также изменение интенсивности может быть объяснено на основе модели электронного туннелирования.

Показано влияние магнитного фазового перехода на энергоспектры вторичных ионов для ряда Fe-Ni сплавов, ранее этим методом не исследовавшихся. Наличие нескольких максимумов в температурной зависимости выхода вторичных ионов объяснено упорядочиванием фаз на поверхности.

Обнаружено, что пространственное распределение рассеянных под скользящими углами на поверхности монокристалла А1 ионов и атомов различных элементов не может быть описано с помощью общепринятых модельных потенциалов взаимодействия. Предложен новый модельный потенциал, описывающий взаимодействие налетающей частицы с поверхностью твердого тела. Исследованы процессы зарядового обмена при рассеянии под скользящими углами на поверхности монокристалла А1 ионов и атомов Не и Ne. Показано, что при больших параллельных к поверхности мишени скоростях в случае рассеяния первичных ионов - содержание ионов в рассеянных частицах (после акта рассеяния) ниже, нежели при рассеянии первичных нейтральных частиц.

В экспериментах по рассеянию атомных частиц на поверхности монокристалла А1 под скользящими углами обнаружено, что с увеличением параллельной к поверхности мишени скорости происходит изменение характера взаимодействия иона и поверхности твердого тела, которое изменяется от притяжения до отталкивания в зависимости от величины параллельной скорости налетающего иона.

Научная и практическая ценность. Исследовано влияние адсорбции кислорода на ВИЭ с поверхности меди, дана интерпретация результатов в рамках модели электронного туннелирования.

Показано влияние деформации мишени (растяжении фольги) на ВИЭ. Впервые эксперимент поставлен таким образом, что имеется возможность минимизации влияния факторов, обусловленных подготовкой и различными условиями эксперимента. Полученные результаты указывают на возможности применения ВИМС для анализа деформированной поверхности, что может найти применение в таких областях как: восстановление стертых маркировочных знаков, контроль состояния металлоконструкций.

Исследовано влияние магнитного фазового перехода на ВИЭ. Многие из использованных в работе материалов ранее методом ВИМС не исследовались. Полученные данные позволяют получить новую информацию о процессах эмиссии с поверхности ферромагнетиков при магнитном фазовом переходе по сравнению с методами, не обладающими разрешением по массам и энергиям эмитированных частиц.

Полученные результаты можно рассматривать как вклад в создание количественной теории ВИЭ.

Результаты экспериментов по рассеянию под скользящими углами показали, что не во всех случаях при построении потенциала взаимодействия налетающей атомной частицы и поверхности твердого тела последнюю возможно рассматривать только как ионную систему. Полученные результаты в принципе не могут быть интерпретированы в рамках такого представления, при их объяснении была показана необходимость принятия к рассмотрению электронной подсистемы твердого тела и был построен новый модельный потенциал, позволяющий строить более адекватные модели процессов взаимодействия атомных частиц и поверхности в других задачах физики столкновений. Исследование процессов зарядового обмена при рассеянии под скользящими углами позволило показать, что в некоторых случаях при взаимодействии иона и поверхности имеет место более сильное отталкивание от поверхности, чем при рассеянии нейтральных частиц в аналогичных условиях.

Апробация работы: По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ. Результаты, вошедшее в работу, были представлены на 6 международных конференциях: Взаимодействие ионов с поверхностью (ВИП), Москва 2001, 2003, Диагностика поверхности ионными пучками, Запорожье, 2000, 3d European workshop on Secondary Ion Mass Spectrometry, Muenster 2002, 3-ей Республиканской конференции по физической электронике, Ташкент, 2002, (International Conference on Atomic Collisions In Solids) ICACS 21 Genova, Italy, 2004.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 98 страниц, 39 рисунков и список цитируемой литературы из 73 наименований.

5. Заключение.

В работе было экспериментально исследовано влияние различных состояний поверхности на ВИЭ (механического, химического, магнитного,), а также формирование пространственного и зарядового распределения частиц, рассеянных на атомно-гладкой монокристаллической поверхности под скользящими углами.

В результате этих исследований были получены следующие результаты:

• Исследовано влияние адсорбированного на поверхности поликристаллического Си кислорода на выход вторичных ионов Си+. Установлено, что происходят изменения вида энергоспектров (их формы и интенсивности) вторичных ионов Си+. Даны объяснения наблюдаемых эффектов на основе модели электронного туннелирования.

• Показано влияние различной степени деформации на выход вторичных ионов А1+ и Си+ из поликристаллических фольг А1 и Си. Обнаружено увеличение выхода ВИЭ с деформацией, эта зависимость носит экспоненциальный характер и выходит на насыщение в случае Си.

• Продемонстрировано влияние магнитного фазового перехода на энергоспектры вторичных ионов. Установлено, что наиболее вероятная энергия эмиссии не зависит от магнитного состояния исследуемого материала. Обнаружено уширение энергоспектра в парамагнитном состоянии по сравнению с ферромагнитным. Наличие нескольких пиков в зависимости выхода ВИЭ от температуры облучаемой мишени объяснено магнитными фазовыми переходами сплава и входящих в него элементов.

Исследованы процессы зарядового обмена при рассеянии под скользящими углами при различных скоростях движения налетающей частицы в параллельном (0.001 - 0.010 а.е.) и перпендикулярном (0.005 - 0.23 а.е.) направлении по отношению к поверхности мишени. Показано, что при больших параллельных к поверхности мишени скоростях в случае рассеяния первичных ионов - содержание ионов в рассеянных частицах (после акта рассеяния) ниже, нежели при рассеянии первичных нейтральных частиц.

Исследованы характеристики пространственного распределения рассеянных под скользящими углами ионов и атомов различных элементов (Ar, Ne, Не, Na, S, С1, О) в широком диапазоне энергий от 5 до 80 КеВ. Для их интерпретации построен новый модельный потенциал, состоящий из двух частей: отталкивающей части, описывающей взаимодействие с ионной подсистемой и части с переменным знаком, описывающей взаимодействие с электронной подсистемой твердого тела. Обнаружено, что с увеличением параллельной к поверхности мишени скорости частицы происходит уменьшение разности углов рассеяния нейтральной компоненты, при рассеянии первичных нейтральных частиц и первичных ионов, что говорит об изменении характера взаимодействия иона и поверхности твердого тела, которое изменяется от притяжения до отталкивания в зависимости от параллельной скорости налетающего иона.

В заключение, я хотел бы поблагодарить своих научных руководителей д.ф.-м.н., проф. Ильдара Фоатовича Уразгильдина, к.ф.-м.н. Льва Борисовича Шелякина за предоставленную возможность работать в своей научной группе, постоянное внимание и помощь в работе. Так же хочу поблагодарить проф. Доктора Хельмута Винтера (Гумбольдский Университет, Берлин) за возможность проведения части экспериментов в его научной группе.

1. Н. Niehus, W. Heiland, and Е. Neglauer. // Surf. Sci. Rep. 1993. V. 17, P.213

2. P. Sigmund. // Phys. Rev. 1969. V.184. P.383. 1969. V.187 P.768.

3. G. Leibfried. // J. Appl. Phys. 1959. V.30. P.1388. G. Leibfried. // J. Appl. Phys. 1960. V.31, P.l 17

4. M. Томпсон. // «Дефекты и радиационные повреждения в металлах» Мир. Москва. 1971. 367 С.

5. И.Ф. Уразгильдин. // Известия РАН. Сер. Физ. 1996. Т.60. №3 С.44

6. М. Yu. // in book "Sputtering by Particle Bombardment III", edited by R. Behrish and K. Wittmaack. Springer Series in Topics in Applied Physics. Springer, Berlin, 1991. V.64, P.91.

7. W.F. van der Weg, Rol P.K. // Nucl. Instrum. Meth. 1965. V.38. P.247.

8. A. Blandin, A. Nourtier, and D.W. Hone. // J. Phys. 1976. V.37. P. 369 R. Branko and D.W. Newns. // Surf. Sci. 1981. V. 108 P.253

9. Z. Srobek. // Phys. Rev. B. 1982. V.25, P.6046.

10. Z. Srobek, G. Falkone. // Surf. Sci. 1986. V.166. P.L136.

11. G. Falkone, A. Olivia, Z. Srobek. // Surf. Sci. 1986. V.177. P.221.

12. D.V. Klushin, M.Yu. Gusev, S.A. Lysenko, I.F. Urazgil'din. // Phys.Rev. B. 1996. V.54, N.10. P.7062.

13. Д.В. Клушин, М.Ю. Гусев, И.Ф. Уразгильдин. //ЖЭТФ. 1994. N.106. С.225.

14. E.Yu.Usman, Yu.T.Matulevich, I.F.Urazgil'din. // Vacuum. 2000. V.56. P.293.

15. Homer D. Hagstrum. // Phys. Rev. 1954. V.96. N.2. P.336.

16. M.W. Thompson. // in: D.V. Morgan (Ed), Channeling, Wiley, London, 1973. P.l.

17. G.R. Piercy, F. Brown, J.A. Davies, M McCargo. // Phys. Rev. Lett. 1963.1. V.10 P.399.

18. D.S. Gemmell. // Rev. Mod. Phys. 1974. V.46. P. 129.

19. D.V. Morgan (Ed). // Channeling. Theory, Observation, Applications, Wiley, New York, 1973.

20. R. Sizmann, C. Varelas. // Festkoerperprobleme. 1977. V.17. P.261.

21. L.C. Feldman, J.V. Mayer. // Fundamentals of Surface and Thin Film Analysis. North-Holland, Amsterdam 1986.

22. J.F. Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark. // The Stopping and Range of Ions in Solids. Pergamon Press, New York, 1985. V.l.

23. G. Moliere, Z. Naturforsch. A 2 (1947) 133.

24. О.Б. Фирсов. // ЖЭТФ. 1958. №.7. C.308.

25. J.P. Biersack, J. Ziegler. // in: H. Ryssel H. Glawischnig (Eds.), Ion Implantation Techniques, Springer Series in Electrophysics. Springer, Berlin, 1982. V.10.

26. J.D. Jakson. // Classical Electrodynamics, 2nd edition, Wiley, New York, 1975.

27. P.M. Echenique, F. Flores, R.H. Ritchie. // Solid State Physics, Academic Press, New York, 1990. V.43. P. 229.

28. R. Nonez, P.M. Echenique, R.H. Ritchie, J. Phys. С 13 (1980) 4229

29. P.M. Echenique, R.H. Ritchie, N. Barberan, J.C. Inkson. // Phys. Rev. В V.23. 1981. P.6486.

30. P.M. Echenique, F.J. Garcia de Abajo, V.M. Ponce, M.E. Uranga. // Nucl. Instrum. Methods B. 1995. V.96. P.583.

31. F.J. Garcia de Abajo, P.M. Echenique. // Phys. Rev. В 1992. V.46. P.2663.

32. F.J. Garcia de Abajo, P.M. Echenique. // Phys. Rev. В 1993. V.48 P.13399.

33. F.A. Kaempffer. // Consepts in Quantum Mechanics, Academic Press, New York and London, 1965.

34. A. Messiah, Quantum Mechanics. // North-Holland, Amsterdam 1986. Vol II, 11 Edition.

35. E. Fick. // Einfuehrungin die Grundlagender der Quantentheorie, Akademische Verlagsgesellschaft, Wiesbaden, 1979.

36. D.M. Newns. // Comments Cond. Mat. Phys. 1989. V.14 P. 295.

37. H. Schroeder. //Nucl. Instrum. Metheds В 1984. V.2. P.213.

38. R. Zimny, Z. Miskovic, N.N. Nedeljkovic, Lj.D. Nedeljkovic. // Surf. Sci. 1991. V.255 P.135.

39. R. Zimny, Z. Miskovic. // Nucl. Instrum. Methods В 1991. V.58. P.387

40. B.E. Чекин, Ю.Т. Матулевич, И.Ф. Уразгильдин, Л.Б. Шелякин. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2000, N 8, С.64.

41. Ю.Т. Матулевич //Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Физический факультет МГУ 2000.

42. Г.В Адамов, М.К. Боброва, К.Ф. Миннебаев, Л.Б. Шелякин // Тезисы 15-ой международной, конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью", август 2001, Звенигород, Т.1, С. 328-330.

43. В.Е. Юрасова, B.C. Черныш, М.В. Кувакин, Л.Б. Шелякин. // Письма в ЖТФ. 1975 Т.21.С. 197.

44. А.И. Абакумов, М.А. Васильев, А.А. Косячков. // Письма в ЖТФ. 1975 Т.1 С. 945.

45. G. Schaarschmidt, L.B. Shelyakin, L.P. Razvina, et al. // Proc. Symp. on Sputtering. Wien, Austria. 1980. P. 216.

46. В.И Бачурин, B.E. Журавский, E.C. Харламочкин и др. // Письма в ЖТФ. 1981 Т.7. С.730.

47. Н.А. Георгиева, Т.П. Мартыненко. // Поверхность. 1986. №11, С.11.

48. R. Shakirov, L. Shelyakin, V. Yurasova et al. // Nucl. Inst. Meth. 1992. У.67 P.540.

49. Л.Б. Шелякин, А. Бишофф, B.E. Юрасова, Г. Шаршмидт. // Поверхность. 1983. №6. С.65.

50. У.Е. Yurasova. // Vacuum. 1986. V.36. Р.345. Vacuum. 1983. V.33. P.609.

51. А.З. Меньшиков, В.А. Шемтаков. // ФММ. 1977. 43. 722.

52. Ю.Л. Родионов, Г.Г. Исфандияров, О.С. Сарсербин. // ФММ 1979. 48. tV 979

53. В.Т. Черепен., М.А. Васильева. // "Вторичная ионно-ионная эмиссия металлов и сплавов". 1975.

54. С. Staudt, R. Heinrich, A. Wucher, V. Tugushev, N. Dzhemilev.// NIMB. 2000. V.164. P.715.

55. G. Slodzian and J.F. Hennequem. // C.R. Acad. Sci. 1966. 263. 1246. A. Benninghoven. // Surf. Sci. 1975. V.53. 596.

56. W. Reuter. //Anal. Chem. 1987. V.59. P.2031.

57. I.F. Urazgil'din. // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. P 4139.

58. J.W. Gadzuk. // Surf. Sci. 1967. V.6. P. 133.

59. N.D. Lang, W. Kohn. // Phys. Rev. B. 1973. V. 7 P.3541.

60. N.D. Lang, S. Holloway, J.K. Norskov. // Surf. Sci. 1985. V.150. P.24.

61. P. Nordlander, N.D. Lang. // Phys. Rev. B. 1991 V.44 P.13681.

62. P. Nordlander, J.C. Tully. // Phys. Rev. B. 1990. V.42. P. 5564.

63. G. Blaise, G. Slodzian. // Surf. Sci. 1973. V. 40 P.708. G. Blaise, M. Bernheim. // Imbid. 1975. V 47. P.234.

64. Sroubek Z. // Phys. Rev. B. 1982. V. 25 P.6046.

65. D.V. Klushin, M.Yu. Gusev, I.F. Urazgil'din // Nucl. Instrura. Methods Phys. Res. B. 1995 V.100. P.316.

66. J.F. Ziegler, J.P. Biersack, and U. Littmark. // The Stopping and Range of Ions in Solids. Pergamnon Press, New York, 1985. V.l.

67. E.W. McDaniel, J. B. A. Mitchell, and M.E. Rudd. // "Atomic collisions". Wiley, New York 1993.

68. A.W. Kleyn and T.C.M. Horn. // Phys. Rep. 1991. V.199. P.191.

69. M.J. Puska, R.M. Nieminen, and M. Manninen, Phys Rev. B. 1981. V.24.v1. P.3037.

70. M.J. Stott and E. Zaremba. // Can. J. Phys. 1982. V.60. P.l 145.

71. W. Kohn and L. Sham. // Phys. Rev. 1965. V.140. P.A1133.

72. K. W. Jacobsen and J.K. Norskov. // in The Structure of Surfaces II. Springer Series in Surface Sciences 11, 1987. Edited by J.F. van der Veen and M.A. van Hove. P.118.

73. M.W. Finnis and V. Heine.// J. Phys. 1974. F 4. L37.

74. M.J. Puska. // Springer Proc. in Phys. Springer-Verlag, Berlin, 1990 . V.48. P.134.

75. Список публикаций по теме диссертации

76. Г.В. Адамов, Д.А. Конов, Л.Б. Шелякин, В.Е. Юрасова. // Особенности распыления Ni в ферро- и парамагнитном состоянии при различных углах падения ионов. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2001. №8. С.55.

77. D.A. Konov, A.S. Mosunov, G.V. Adamov, L.B. Shelyakin, V.E. Yurasova. // Angular dependence of sputtering for nickel in ferro- and paramagnetic states. Vacuum. 2001. V.64. P.47.

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

79. Г.В. Адамов, M.K. Боброва, К.Ф. Миннебаев, E.B. Сонг, Л.Б. Шелякин, И.Ф. Уразгильдин. // Влияние адсорбции кислорода на вторично-ионную эмиссию из меди. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2004. №3, С.36.

80. A. Schuller, G. Adamov, S. Wethekam, К. Maass, A. Mertens, and H. Winter. // Dynamic dependence of interaction potentials for keV atoms at metal surfaces. Phys. Rev. A, V.69, P.050901. (2004).

81. S. Wethekam, G. Adamov, H. Winter. // Neutralization of keV Ne+ and Ar+ ions during grazing scattering from an Al(lll) surface. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 2005. V.230. P.305.

82. Г.В. Адамов, И.Ф. Уразгильдин. // Влияние адсорбции кислорода на вторичную ионную эмиссию с грани (110) Си. Сборник тезисов докладов 3-ей Республиканской конференции по физической электронике. Ташкент, 2004. С.51.

83. G.V. Adamov, I.F. Urazgildin // Influence of oxygen adsorbsion on secondary ion emission from copper single crystal (110). Book of abstracts of 3d European workshop on Secondary Ion Mass Spectrometry. Muenster, 2002. P.92.

84. Г.В Адамов, М.К. Боброва, К.Ф. Миннебаев, Л.Б. Шелякин // Влияние деформации А1 на выход вторичных ионов. Тезисы 15-ойл- международной, конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью"

85. ВИП-2001. Звенигород, 2001. Т.1, С. 328-330.

86. Г.В. Адамов, Д.А. Конов, В.Е. Чекин, Л.Б. Шелякин, В.Е. Юрасова. // Угловая зависимость распыления поликристалла никеля при магнитном фазовом переходе. Тезисы симпозиума "Диагностика поверхности ионными пучками". Запорожье, 2000. С.7.

87. A. Schueller, S. Wethekam, G. Adamov, A. Mertens, K. Maas, H. Winter, K. Gaertner. // Interatomic potentials from rainbow scattering of KeV noble gas

88. Ь atom under axial channeling. Genova, Italy, 2004. ICACS 21. P.233.