发布时间 : 星期二 文章第六章 溅射物理- 中国光学光电子行业网-光电行业门户！更新完毕开始阅读fbfe41b8d15abe23482f4ddb
变化呈周期性的变化关系。因此，我们可以认为对于低速重离子轰击固体，电子阻止过程将对溅射过程有一定的影响。
图6.6 溅射产额随离子的原子序数变化关系，实线为理论结果，圆点为实验结果。
由于在Sigmund的原始工作中，核阻止截面Sn(E)是由负幂级指数势确定的，为了使由(6.2-4)式给出的溅射产额与实验测量结果相符合，必须选择合适的幂指数m。为了更精
确地计算溅射产额，我们可以采用Ziegler等人给出的核阻止截面的拟合公式，见（3.4-7）式。Sn(E)可以表示成 Sn(E)?8.462Z1Z2Sn(?)0.230.23(1?M2/M1)(Z1?Z2)[10?15eV?cm2] (6.2-5)
其中?是约化能量
??32.53M2E (6.2-6) 0.23Z1Z2(M1?M2)(Z10.23?Z2)入射离子的能量E是以keV为单位。在(6.2-4)式中，Sn(?)为约化核阻止截面，对于低能能离子(??30)，有 Sn(?)?
§6.3 溅射产额的半经验公式
在Sigmund的线性碰撞级联理论中，仅考虑了原子核之间的弹性碰撞对溅射产额的贡献，这仅适用于低能重离子产生的溅射。Matusnami 等人（1984）以及Yamamura 和Itoh（1989）根据大量的实验测量数据，并结合Sigmund的线性碰撞级联理论，提出了一种溅射产额的半经验公式，它包含了电子激发的效应，可以同时适用于重离子和轻离子引起的溅射过程。这种半经验的溅射产额的形式为 Y(E)?0.420.5ln(1?1.1383?) （6.2-6）
??0.0132?0.21226?0.19593?0.5U0?1?0.35U0Se(?)??sQsSn(E)[1?(Eth/E)0.5]2.8 （6.3-1）
其中?s和Qs是经验参数，可以由实验数据来确定。Sn(E)是核阻止截面，以
10?15eV?cm2为单位；Se(?)是无量纲的电子阻止截面；U0是表面束缚能，以eV为单
位，Eth是溅射的阈值能。
根据Yamamura 和Itoh（1989）的研究，阈值能量可以写成为
??4?6U0?????3?? Eth??6??U0M?M?12????M/2?M??2???12M1?M2 （6.3-2）
M1?M2其中??4M1M2/(M1?M2)为弹性碰撞过程中的能量转输输因子。为了固定出经验参数?s和Qs，他们使用了如下Lindhard约化形式的核阻止本领截面 Sn(E)?8.462Z1Z2Sn(?)2/32/31/2(1?M2/M1)(Z1?Z2)[10?15eV?cm2] （6.3-3）
其中约化核阻止截面为（Matusnami 等人，1984）
3.441?1/2ln(??2.718) Sn(?)? （6.3-4）
1?6.355?1/2??(6.882?1/2?1.708)无量纲约化能量?的形式为
??32.53M2E （6.3-5） 2/31/2Z1Z2(M1?M2)(Z12/3?Z2)能量E以keV为单位。在（6.3-1）式中，约化的无量纲电子阻止截面Se(?)可以由§4.4中的LS公式给出
Se(?)?1/2Z12/3Z2(M1?M2)3/22/33/412.6(Z12/3?Z2)M13/2M21/2 ?1/2 （6.3-6）
其中M1,M2以原子量为单位。
表6.1 表面结合能U0和参数Qs的值 靶材料 靶原子序数Z2 U0[eV] Qs Be B C Al Si Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Ge Zr Nb Mo Ru Rh Pd Ag Sn Hf Ta W Re Os 4 5 6 13 14 22 23 25 26 27 28 29 32 40 41 42 44 45 46 47 50 50 72 73 74 75 76 3.32 5.77 7.37 3.39 4.63 4.85 5.31 4.10 2.92 4.28 4.39 4.44 3.49 3.85 6.25 7.57 6.82 6.74 5.75 3.89 2.95 3.14 6.44 8.10 8.90 8.03 8.17 1.97 4.10 2.69 1.11 0.95 0.58 0.76 1.03 1.09 0.90 0.98 0.94 1.27 0.73 0.68 1.02 0.70 1.51 1.23 1.09 1.24 0.58 0.65 0.62 0.77 1.34 1.47