Das Spritzen ist ein Prozess, wodurch Atome aus einem festen Zielmaterial wegen der Beschießung des Ziels durch energische Partikeln vertrieben werden. Es wird für die Dünnfilm-Absetzung allgemein verwendet, ätzend und analytischen Techniken (sieh unten).

Physik des Spritzens

Das physische Spritzen wird durch den Schwung-Austausch zwischen den Ionen und Atomen in den Materialien wegen Kollisionen gesteuert.

Das Spritzen von einer geradlinigen Kollisionskaskade. Die dicke Linie illustriert die Position der Oberfläche und die dünneren Linien die ballistischen Bewegungspfade der Atome davon zu beginnen, bis sie im Material anhalten. Der purpurrote Kreis ist das eingehende Ion. Rote, blaue, grüne und gelbe Kreise illustrieren primär, sekundär, tertiär und Vierergruppe-Rückstoß beziehungsweise. Zwei der Atome

ziehen Sie zufällig von der Probe aus, d. h. werden Sie gestottert.]]

Die Ereignis-Ionen heben Kollisionskaskaden im Ziel ab. Wenn solche Kaskaden zurückschrecken und die Zieloberfläche mit einer Energie über der Oberflächenbindungsenergie erreichen, kann ein Atom vertrieben werden. Wenn das Ziel auf einer Atomskala dünn ist, kann die Kollisionskaskade die Rückseite des Ziels erreichen, und Atome können der Oberflächenbindungsenergie `in der Übertragung' entkommen. Die durchschnittliche Zahl von Atomen, die aus dem Ziel pro Ereignis-Ion vertrieben sind, wird den stottern Ertrag genannt und hängt vom Ion-Ereignis-Winkel, der Energie des Ions, den Massen des Ions und der Zielatome und der Oberflächenbindungsenergie von Atomen im Ziel ab. Für ein kristallenes Ziel ist die Orientierung der Kristalläxte in Bezug auf die Zieloberfläche wichtig.

Die primären Partikeln für den stotternden Prozess können auf mehrere Weisen, zum Beispiel durch ein Plasma, eine Ion-Quelle, ein Gaspedal oder durch ein radioaktives materielles Ausstrahlen Alphateilchen geliefert werden.

Ein Modell, um das Spritzen im Kaskaderegime für amorphe flache Ziele zu beschreiben, ist das analytische Modell von Thompson. Ein Algorithmus, der das Spritzen vortäuscht, das auf einem Quant mechanische Behandlung einschließlich Elektronen gestützt ist, die sich an der hohen Energie ausziehen, wird im ORDENTLICHEN Programm durchgeführt.

Ein verschiedener Mechanismus des physischen Spritzens ist das Hitzespitze-Spritzen. Das kann vorkommen, wenn der Festkörper, und das eingehende Ion schwer genug dicht genug ist, dass die Kollisionen sehr in der Nähe von einander vorkommen. Dann ist die binäre Kollisionsannäherung nicht mehr gültig, aber eher sollte der Collisional-Prozess als ein Vielkörperprozess verstanden werden. Die dichten Kollisionen veranlassen eine Hitzespitze (auch hat Thermalspitze genannt), der im Wesentlichen den Kristall lokal schmilzt. Wenn die geschmolzene Zone an einer Oberfläche nah genug ist, können große Beträge von Atomen wegen des Flusses von Flüssigkeit zur Oberfläche und/oder den Mikroexplosionen stottern.

Das Hitzespitze-Spritzen ist für schwere Ionen am wichtigsten (sagen Sie Xe oder Au oder Traube-Ionen) mit Energien in der KeV-MeV-Reihe, die dichte, aber weiche Metalle mit einem niedrigen Schmelzpunkt (Ag, Au, Pb...) bombardiert. Die Hitzespitze, die häufig stottert, nimmt nichtlinear mit der Energie zu, und kann für kleine Traube-Ionen, zu dramatischen stotternden Erträgen pro Traube der Ordnung 10000 führen. Weil Zeichentrickfilme solch eines Prozesses hier sehen.

Das physische Spritzen hat eine bestimmte minimale Energieschwelle, die dem gleich oder größer ist als die Ion-Energie, an der die maximale Energieübertragung des Ions zu einem Beispielatom der Bindungsenergie eines Oberflächenatoms gleichkommt. Diese Schwelle ist normalerweise irgendwo in der Reihe 10-100 eV.

Das bevorzugte Spritzen kann am Anfang vorkommen, wenn ein festes Mehrteilziel bombardiert wird und es keine Verbreitung des festen Zustands gibt. Wenn die Energieübertragung zu einem der Zielbestandteile effizienter ist, und/oder es zum Festkörper weniger stark gebunden wird, wird es effizienter stottern als der andere. Wenn in einem AB den Bestandteil A beeinträchtigen, wird bevorzugt, die Oberfläche des festen Willens während der anhaltenden Beschießung gestottert, werden Sie bereichert im B Bestandteil, der dadurch die Wahrscheinlichkeit vergrößert, dass B solch gestottert wird, dass die Zusammensetzung des gestotterten Materials AB sein wird.

Das elektronische Spritzen

Das elektronische Spritzen des Begriffes kann jedes Spritzen bedeuten, das durch energische Elektronen (zum Beispiel in einem Übertragungselektronmikroskop) oder das Spritzen wegen des sehr energiereichen veranlasst ist, oder hat hoch schwere Ionen beladen, die Energie zum Festkörper größtenteils durch die elektronische anhaltende Macht, wo das elektronische Erregungsursache-Spritzen verlieren.

Das elektronische Spritzen erzeugt hoch stotternde Erträge von Isolatoren, weil die elektronischen Erregung, die das Spritzen verursachen, nicht sofort gelöscht werden, wie sie in einem Leiter sein würden. Ein Beispiel davon ist der eisbedeckte Mond von Jupiter Europa, wohin ein Schwefel-Ion von MeV vom magnetosphere von Jupiter bis zu 10,000 HO Moleküle vertreiben kann.

Das potenzielle Spritzen

Im Fall davon multiplizieren beladene Kugel-Ionen eine besondere Form des elektronischen Spritzens kann stattfinden, der das potenzielle Spritzen genannt worden ist. In diesen Fällen multipliziert die potenzielle Energie, die darin versorgt ist, beladene Ionen (d. h., die Energie, die notwendig ist, um ein Ion dieses Anklage-Staates von seinem neutralen Atom zu erzeugen), wird befreit, wenn sich die Ionen während des Einflusses auf eine feste Oberfläche (Bildung von hohlen Atomen) wiederverbinden. Dieser stotternde Prozess wird durch eine starke Abhängigkeit der beobachteten stotternden Erträge auf dem Anklage-Staat des stoßenden Ions charakterisiert und kann bereits an Ion-Einfluss-Energien ganz unter der physischen stotternden Schwelle stattfinden. Das potenzielle Spritzen ist nur für bestimmte Zielarten beobachtet worden. und verlangt eine minimale potenzielle Energie.

Das Ätzen und das chemische Spritzen

Das Entfernen von Atomen durch das Spritzen mit einem trägen Benzin wird `das Ion-Mahlen' oder 'Ion-Ätzen' genannt.

Das Spritzen kann auch eine Rolle im reaktiven Ion-Ätzen (RIE), einem Plasmaprozess spielen, der mit chemisch aktiven Ionen und Radikalen ausgeführt ist, für die der stotternde Ertrag bedeutsam im Vergleich zum reinen physischen Spritzen erhöht werden kann. Reaktive Ionen werden oft in der Ausrüstung von Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) verwendet, um die stottern Raten zu erhöhen. Die Mechanismen

das Verursachen der stotternden Erhöhung wird nicht immer gut verstanden, aber zum Beispiel ist der Fall des Fluor-Ätzens von Si gut theoretisch modelliert worden.

Das Spritzen, das, wie man beobachtet, unter der Schwellenenergie des physischen Spritzens vorkommt, wird auch häufig das chemische Spritzen genannt. Die Mechanismen hinter solchem Spritzen werden nicht immer gut verstanden und können hart sein, vom chemischen Ätzen zu unterscheiden. Bei Hochtemperaturen, wie man verstehen kann, ist das chemische Spritzen von Kohlenstoff wegen der eingehenden Ionen, die Obligationen in der Probe, der dann desorb durch die Thermalaktivierung schwächen.

Das wasserstoffveranlasste Spritzen von Kohlenstoff-basierten bei niedrigen Temperaturen beobachteten Materialien ist durch H Ionen erklärt worden, die zwischen C-C Obligationen hereingehen und sie so brechen, ein Mechanismus hat schnell das chemische Spritzen synchronisiert.

Anwendungen und Phänomene

Filmabsetzung

Stottern Sie Absetzung ist eine Methode, dünne Filme durch das Spritzen, d. h. das Abfressen, Material von einem "Ziel", z.B, SiO abzulegen, der dann auf ein "Substrat", z.B, eine Silikonoblate ablegt. Das Wiederspritzen ist im Gegensatz mit Wiederemission des abgelegten Materials, z.B, SiO während der Absetzung auch durch die Ion-Beschießung verbunden.

Gestotterte in die Gasphase vertriebene Atome sind nicht in ihrem thermodynamischen Gleichgewicht-Staat und neigen dazu, sich auf allen Oberflächen im Vakuumraum abzulagern. Ein Substrat (wie eine Oblate) gelegt in den Raum wird mit einem dünnen Film angestrichen. Das Spritzen verwendet gewöhnlich ein Argon-Plasma.

Das Ätzen

In Halbleiter wird das Industriespritzen verwendet, um das Ziel zu ätzen. Stottern Sie ätzend wird in Fällen gewählt, wo ein hoher Grad, anisotropy zu ätzen, erforderlich ist und Selektivität nicht eine Sorge ist. Ein Hauptnachteil dieser Technik ist Oblate-Schaden.

Für die Analyse

Eine andere Anwendung des Spritzens soll das Zielmaterial abätzen. Ein solches Beispiel kommt in Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) vor, wo die Zielprobe an einer unveränderlichen Rate gestottert wird. Da das Ziel gestottert wird, werden die Konzentration und Identität von gestotterten Atomen mit der Massenspektrometrie gemessen. Auf diese Weise kann die Zusammensetzung des Zielmaterials bestimmt werden und sogar äußerst niedrige Konzentrationen (20 µg/kg) entdeckter Unreinheiten. Außerdem, weil das Spritzen ständig tiefer in die Probe, Konzentrationsprofile ätzt, weil eine Funktion der Tiefe gemessen werden kann.

Im Raum

Das Spritzen ist eine der Formen der Raumverwitterung, eines Prozesses, der die physischen und chemischen Eigenschaften von luftlosen Körpern, wie Asteroiden und unser Mond ändert. Es ist auch eine der möglichen Weisen, wie Mars den grössten Teil seiner Atmosphäre verloren hat, und dass Quecksilber ständig seinen feinen oberflächenbegrenzten exosphere wieder füllt.

Links

• Was Stottert? - eine Einführung mit Zeichentrickfilmen
• Stotternde Grundlagen - der belebte Film eines Spritzens bearbeitet
• Freies molekulares Dynamik-Simulierungsprogramm (Kalypso), der dazu fähig ist, das Spritzen zu modellieren
• Amerikanische Vakuumgesellschaft kurze Kurse über die dünne Filmabsetzung
• Das reaktive Spritzen mit einer Doppelanode Magnetron System
• (Das ursprüngliche Papier auf Kaufman stottert Quellen.)