2.4 Нанесение покрытия управляемым ионным пучком
Итак, рассчитав по отдельности каждый узел установки ионно-лучевой эпитаксии, сведем все полученные данные и представим законченную конструкцию с ее основными характеристиками.
Рассчитаем скорость роста пленки от радиуса ионного потока
(2.39)
n - концентрация ионов (1014)
v – количество вещества
Зависимость скорости роста пленки от радиуса пучка будет иметь вид представленный на рисунке 2.21.
Отсюда видно, что при вышеуказанных требованиях скорость роста пленки будет составлять порядка одного монослоя в секунду.
(
2.40)
, градус
Uск,
В
Рисунок 2.17 Зависимость угла отклонения ионов от напряжения сканирования
Uск,
В
L,м
Рисунок 2.18 Зависимость расстояния от прикладываемого напряжения
1-Откачка нейтральных атомов газа из концентратора плазмы, 2-Контактная площадка в тигле, 3-Распыляемое вещество, 4-Накопитель плазмы, 5-корпус ионного источника, 6-Откачка вакуума из ионного источника, 7-Фторопластовый тигель, 8-Подача инертного газа, 10-Система экстракции, 11-Система фокусировки, 12-Система сканирования.
Рисунок 2.19 Функциональная схема
а) б)
в)
Рисунок 2.20 Схема системы фокусировки
а) Ионный источник с кронштейном системы управления ионным лучом
б) Пластины системы сканирования и фокусировки
в) Система управления ионным лучом
n - концентрация ионов
i – ионный ток
w – ионное взаимодействие
Далее представим зависимость роста пленки от тока ионного пучка рисунок 2.22.
Отсюда видно увеличение роста пленки с повышением тока ионного пучка. А сейчас покажем зависимость радиуса ионного пучка от проходимого расстояния в вакууме при различных концентрациях ионов рисунок 2.23. /25/
R=a·10-(1/(nl+1))+(b+l) (2.41)
n - концентрация ионов
b – ионное взаимодействие
a – парметр статики ионного пучка
Отсюда видна явная зависимость радиуса пучка от проходимого расстояния, это связано с действием собственного пространственного заряда пучка ионов на собственные размеры. Также можно заметить рост скорости размеров пучка с увеличением концентрации ионов.
В наших условиях расстояние, проходимое пучком от фокусирующей системы до подложки составляет примерно 15 см, при максимальной концентрации ионов порядка 1013 , т. е. у подложки мы можем получать пучки с размерами порядка микрон и десятых долей микрон, все зависит от концентрации ионов в пучке /84/.