M t normuradov, B. E umirzaqov, A. Q tashatov nanotexnologiya asoslari - bet 58

108
4.10 – rasm. Ionlarning qattiq jism bilan to‘qnashishining shakliy tasviri: 1 –
birlamchi ion, 2 – uchib chiqayotgan zarra (ion yoki neytral atom), 3 –
implantatsiya qilingan atom (jismda joylashib qolgan ion), Rp – birlamchi
ionlarning kirish chuqurligi, d – jism moddalarining uchib chiqish chuqurligi.
U holda ionlarning tik tushayotgan holi uchun moddalarning uchib chiqishi:
Y =
F
о
(E
о
) (4.18)
bo‘ladi. Bu yerda ( - moddaning
hamma xususiyatlarini, shu jumladan sirtiy
bog‘lanish energiyasini ham ifoda etadi, F
о
(E
о
)- energiyaning yuzada yutilish
zichligi.
U ionning turi, energiyasi va tushish burchagiga, mishenning
parametrlariga (elementlarning tartib nomeri, massasi va konsentratsiyasiga)
bog‘liq bo‘ladi. Uni quyidagicha ifodalash mumkin:
F
о
(E
о
) =
NS
n
(E
o
)
,
(4.19)
bunda N - mishen
atomlarining konsentratsiyasi, Sn(Eo) - yadroviy
tormozlanishning ko‘ndalang kesimi,
- tushish burchagiga bog‘liq bo‘lgan
ko‘paytma, NS
n
(E) = (dE/dx)
n
-yadroviy yo‘qotish energiyasi. Uni quyidagi
formuladan topish mumkin:
2
1
1
2
2
1
2
2
|
)
(
M
M
M
a
e
Z
Z
N
dХ
dE
E
NS
n
n
, (4.20)
bu yerda Z
1
va Z
2
- ion (tushayotgan atom) va mishen atomlarining tartib nomeri,
M
1
va M
2
- ularning massalari,
a - Tomas-Fermining ekranlash (himoya) radiusi.
109
(4.18) – formuladagi ( ning kattaligini eng sodda holda quyidagicha
ifodalash mumkin:
0 042
0
,
NU
(е/эВ) (4.21)
Bu yerda
N - jism atomlarining е
-3
da ifodalangan konsentratsiyasi, U
o
-
sirtning bog‘lanish energiyasi (эВ). U
o
ni sublimatsiya temperaturasi (taxminan
bug‘lanish energiyasiga teng) orqali aniqlash mumkin. Umuman Uo ning qiymati 2
dan 4 eV gacha bo‘ladi.
Bularni hisobga olib (4.18) formula yordamida Y ni aniqlash mumkin.
Bunda
ning qiymati M
2
/M
1
nisbatga va tushish burchagiga bog‘liq ekanligini va
u 0,2 dan 0,4 gacha o‘zgarishini hisobga olish kerak. Jism yuzasiga tik tushayotgan
o‘rtacha massali ionlar uchun
ning o‘rtacha qiymati
~
0,25.
Misni Ar
+
ionlari bilan bombardimon qilingan hol uchun Y ni hisoblaymiz.
(4.20) formuladan foydalanib NS
n
ni topamiz:
NS
n
=124 эВ/е , Cu uchun: U
o
=3 эВ, atomlar zichligi N=8,5
10
-2
/е
3
,
u holda,
Y=
0 042 0 25 1 24
8 45 10 3
,
,
,
,
=5,1.
Bu natija tajribada olingan qiymatga juda yaqin. Tajribada Y=6.
Jism ionlar bilan bombardimon qilinganda undan neytral atomlar, bir va bir
necha marta ionlashgan musbat va manfiy ionlar hamda har xil klasterlar uchib
chiqishi mumkin. Yuzaning holatiga qarab bitta jismning o‘zi uchun uchib
chiqayotgan ionlarning soni neytral atomlarga nisbatan o‘nlab,
yuzlab marta
o‘zgarishi mumkin.
Jism tarkibini undan birlamchi ionlar ta’sirida uchib chiqayotgan ikkilamchi
ionlarning massasani tahlil qilish yo‘li bilan o‘rganish ikkilamchi ionlarning mass-
spektroskopiyasi deyiladi. IIMS qurilmasi o‘ta yuqori vakuumli (Р
10
-6Pa
) asbob
ichiga joylashtirilgan to‘rtta asosiy qismlardan iborat bo‘ladi (4.11-rasm):
1)
birlamchi ionlar manbai. Bu to‘p ionlar manbai va fokuslovchi qurilmadan
iborat bo‘ladi;
110
2)
maxsus o‘rnatilgan mishen;
3)
ikkilamchi ionlarni tortuvchi diafragmalar va elektrostatik linzalar va
analizator;
4)
ionlarni massa bo‘yicha (m/e) tahlil qiluvchi qurilma.
4.11-rasm. Ikkilamchi ionlar mass-spektrometrining chizmasi: 1 – birlamchi
ionlarning manbai, 2 – mishen, 3 – elektrostatik analizator, 4 – mass-
analizator.
Ikkilamchi zarralar ichidan musbat yoki manfiy ionlar tortib olinadi. Bu
ionlar elektrostatik linzalar orqali mass-analizatorlarga kelib tushadi. Kraterning
qirralaridan chiqqan ionlar qayd qilinmasligi uchun
asosan ion tushayotgan
yuzaning o‘rta qismidan chiqqan ikkilamchi ionlargina qabul qilib olinadi. Manfiy
ionlarning ham, musbat ionlarning ham spektri juda murakkab tuzilishga ega
bo‘ladi. Hattoki o‘ta toza materialning spektrida ham juda ko‘p chiziqlar
(cho‘qqilar) mavjud bo‘ladi. 4.12-rasmda Al ni Ar
+
ionlari bilan bombardimon
qilinish natijasida olingan ionlarning mass - spektri keltirilgan. Spektr bir, ikki
va uch marta ionlashgan
Al atomlari hamda ikki, uch va to‘rt atomdan tuzilgan
klasterlardan iboratdir. Ammo deyarli hamma vaqt bir marta ionlashgan
atomlarning chiqishi eng katta bo‘ladi.