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
Ir Pt Au Th U 77 78 79 90 92 6.94 5.84 3.81 6.20 5.55 1.39 0.93 1.02 0.73 0.66 借助于以上核阻止截面和电子阻止截面的表示式，这样根据（6.3-1）式和溅射产额的实验数据，可以拟合出参数?s和Qs 的值。发现?s的值仅与入射离子和靶原子的质量比率M2/M1有关，其表示式如下
?s?0.10?0.155(M2/M1)0.73?0.001(M2/M1)1.5 （6.3-7）
参数Qs的值仅依赖于靶材料的性质。表6.1给出了一些常见靶材料的参数Qs和U0的值。 由上述公式，可以计算出Ni靶在H，O，He及Ar离子轰击下的溅射产额，如图6.7所示，并与实验数据进行了比较。
图6.7溅射产额的经验公式（6.3-1）与实验数据的比较。
Bohdansky 等人（1980）也给出一种溅射产额的经验公式，不过该公式仅适用于低能情况，即给出的溅射产额在溅射曲线最大值以下。在他们的公式中，溅射产额写成如下泛涵形式
Y(E)?QNYN(k,E1) （6.3-4） 其中QN和k是常数，与离子和靶的参数有关。对于不同的离子与靶结合，参数QN的值如表6.2所示。除了表6.2所显示的之外，对于其它离子-靶结合，QN可以表示成 QN?0.75M2?5/3(M1?M2) （6.3-5）
其中?为离子同靶原子核弹性碰撞时的能量传输因子，M2以原子单位计算。
表6.2 参数QN的值。 靶 离子 H He Ne Ar Kr Xe
在（6.3-4）中，常数k由下式给出
Al Si Ta Ti V W Zr Au Be C Fe 1 Mo Ni 0.84 1 14 9 0.86 1.2 0.17 0.95 0.5 0.14 0.25 0.43 0.175 6.4 5.4 8.5 2.9 9.5 4.9 1.8 2.2 4.0 1.9 2.8 33 55 63 67 56 85 22 47 80 90 114 97 k??/U0 （6.3-6） 其中U0是表面束缚能。引入一个无量纲的能量参数 E0?kE?Tmax4M1M2E （6.3-7） ?2(M1?M2)U0U0则函数YN(k,E)可以表示成
0.25 YN(k,E)?8.5?10?3E0?1?1/E0? (1?E0?40) （6.3-8）
3.5由方程（6.3-8）可以看出，溅射的阈值Eth为Eth?1/k。图 6.8显示了由经验公式（6.3- 8）给出的归一化溅射产额YN(k,E)与实验值的比较。
图6.8无量纲溅射产额的经验公式（6.3-8）与实验数据的比较。
§6.4 热钉扎溅射
在§6.2节介绍的Sigmund溅射理论中，我们假定入射离子在固体表面产生的原子级联
运动是线性的，并采用二体碰撞理论来描述。但对于中等能量的重离子轰击固体表面，固体中移位原子之间的平均自由程接近于晶格中原子的空间尺度，这时二体碰撞近似理论不再成立。在这种情况下，在表面级联区沉积的能量密度相当高，以至产生一个可以超过表面溶化和蒸发点的有效温度。这时溅射过程进入一个热钉扎区，导致溅射产额反常地高。作为这种反常现象的一个例子，图6.9 显示了Au的自溅射产额的实验值。可以看出，当Au离子的能量到达几千个keV 时，实验测量值远远高于由Sigmund线性级联理论给出的结果。
图6.9 Au的自溅射产额随能量的变化，实线是 Sigmund线性级联
理论给出的结果，而其它符号为实验数据。
对于热钉扎溅射，溅射产额可以按如下方式给出。在热钉扎区，可以假定做级联运动的原子的行为类似与理想气体，且服从Maxwellian 速度分布
?M2? f(vx)???2?kT??B??1/2exp?M2v2x/2kBT （6.4-1）
??其中T热钉扎区气体原子的温度。这样表面原子的平均热速度为