Влияние химической активности имплантируемых ионов и предварительного облучения мишени низкоэнергетическими ионами на профиль внедрения имплантируемой примеси

https://doi.org/10.15350/17270529.2023.4.48

УДК 546.26+539.231

1.3.8 - Физика конденсированного состояния

Влияние химической активности имплантируемых ионов и предварительного облучения мишени низкоэнергетическими ионами на профиль внедрения имплантируемой примеси

Т. С. Картапова, В. Л. Воробьев, Ф. З. Гильмутдинов

Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН, Россия, 426067, Ижевск, ул. Т. Барамзиной, 34

Аннотация. В настоящей работе проведено сравнение результатов имплантации ионов инертного (Ar) и химически активного элемента (N) в тонкие углеродные пленки на поверхности железа, а также показано влияние предварительной имплантации низкоэнергетических (3 кэВ) ионов аргона на результат последующей имплантации азота в образцы армко-железа. Выявлено, что экспериментальные профили распределения имплантируемых ионов N+ в поверхностных слоях армко-железа отличаются от расчетных профилей распределения. Показано, что внедрение и накопление азота во многом определяется его химическим взаимодействием с атомами железа. Предварительное облучение ионами Ar+ образцов армко-железа с дозами, не превышающими 1017 ион/см2, способствует более значительному насыщению тонкого поверхностного слоя азотом при последующей имплантации ионов N+, что, вероятнее всего, обусловлено созданием различного рода радиационных дефектов.

Ключевые слова: углеродные пленки, ионная имплантация, РФЭС, программный пакет SRIM, химическое взаимодействие.

Н Татьяна Картапова, e-mail: tskartapova@udman. ru

The Influence of the Chemical Activity of Implanted Ions and Preliminary Irradiation of the Target with Low-Energy Ions on the Introduction Profile of the Implanted Impurity

Tatyana S. Kartapova, Vasily L. Vorob'ev, Faat Z. Gil'mutdinov

Udmurt Federal Research Center UB RAS

Summary. This work compares the results of implantation of inert (Ar) and chemically active element (N) ions into thin carbon films on the surface of iron, and also shows the effect of the preliminary implantation of low-energy (3 keV) argon ions on the result of the subsequent nitrogen implantation into armco iron samples. It has been revealed that the experimental distribution profiles of implanted N+ ions in the surface layers of iron differ from the calculated distribution profiles. It has been shown that the introduction and accumulation of nitrogen is largely determined by its chemical interaction with iron atoms. Preliminary irradiation of Armco iron samples with Ar+ ions with doses not exceeding 1017 ions/cm2 promotes a more significant saturation of the thin surface layer with nitrogen during the subsequent implantation of N+ ions, which is most likely due to the creation of various types of radiation defects.

Keywords: carbon films, ion implantation, XPS, software package SRIM, chemical interaction. Н Tatyana Kartapova, e-mail: tskartapova@udman. ru

ВВЕДЕНИЕ

При ионной имплантации с фиксированной энергией ионов профиль распределения примеси, в соответствии с классической теорией Линдхарда-Шарффа-Шиотта (ЛИНИ) описывается распределением Гаусса [1 - 3]. В многочисленных работах используют основанный на методе Монте-Карло программный пакет SRIM [4 - 6]. При моделировании в ПО SRIM источник падающих ионов находится непосредственно на поверхности мишени [7], а в качестве межатомного потенциала использован потенциал Циглера-Бирсака-Литтмарка [8]. Как показывает практика, при имплантации ионов химически инертного элемента, например, аргона, максимум распределения внедренных ионов близок к значению проективного пробега (Rp), рассчитанному по программе SRIM-2013. Но в целом экспериментально полученный профиль может отличаться от расчетного профиля. Серьезные артефакты в расчетах SRIM отмечены в случае падения частиц как по нормали к поверхности, так и при скользящем падении имплантируемых ионов [7, 9, 10]. В работе [7] показано, что SRIM не вполне корректно моделирует начальную стадию распылительного процесса, а именно вход ионов в мишень.

При ионной имплантации необходимо учитывать множество взаимосвязанных физико-химических процессов, в том числе влияние радиационно-термических эффектов. Разогрев мишени при ионной имплантации определяется средней мощностью, закачиваемой в мишень. Также необходимо принимать во внимание множество процессов, сопровождающих ионную бомбардировку [11 - 15].

Особое внимание необходимо уделять возможному химическому взаимодействию внедряемого иона с атомами мишени, а также предварительной подготовке мишени. В настоящей работе проведено сравнение результатов имплантации ионов инертного (Ar) и химически активного элемента (N) в тонкие углеродные пленки на поверхности железа, а также показано влияние предварительной имплантации низкоэнергетических (3 кэВ) ионов аргона на результат последующей имплантации азота в образцы армко-железа.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Углеродные пленки толщиной (30±4) нм нанесены на поверхность армко-железа магнетронным способом на постоянном токе [16]. Полученные углеродные пленки на поверхности армко-железа подвергались бомбардировке ионами аргона и азота с энергией

17 2

Е = 30 кэВ до дозы D = 10 ион/см в установке ионной имплантации на базе УСУ-4 с импульсным источником ионов "ПИОН-1М". Имплантация проводилась в импульсно-периодическом режиме с длительностью импульсов 1 мс с частотой следования импульсов 100 Гц. Плотность потока ионов в импульсе составляла 3.086-1012 ион/см2. Исследуемые образцы размерами 10*10*2 мм располагались в центральной части пятна имплантации диаметром 30 мм, что обеспечивало равномерную плотность потока ионов на исследуемые мишени. Имплантация проведена однозарядными ионами с использованием фильтра Вина. Падение ионов нормальное к поверхности мишени. Образцы армко-железа без углеродных

17 2

пленок подвергали имплантации ионов азота с энергией Е = 30 кэВ до дозы D = 10 ион/см с предварительной обработкой ионами аргона с энергией 3 кэВ при нормальном падении к поверхности и без предварительной обработки.

В задачу данной работы не входил подробный расчет температурных полей в ионно-модифицируемых слоях, тем не менее, при выполнении исследований мы учитывали результаты работ, проведенных ранее [16 - 19]. Температуру мишеней в конце имплантации контролировали непосредственно в камере имплантора термопарой, закрепляемой на обратной стороне мишеней. При Е = 30 кэВ, частоте следования импульсов v = 100 Гц, дозе

17 2

D = 10 ион/см температура мишени в конце имплантации не превышала 170 °С.

Исследования химического состава ионно-модифицированных слоев проведены методом РФЭС на электронном спектрометре SPECS с энергоанализатором Phoibos-150 с использованием немонохроматизированного MgKa излучения (hv = 1253.6 эВ). Спектры получены при постоянной энергии пропускания анализатора 15 эВ с использованием линзовой моды Large Area. РФЭС спектры измерены с шагом сканирования 0.2 эВ. Послойный анализ проведен с использованием распыления поверхностей потоком ионов аргона с энергией 4 кэВ при падении под углом 45° к исследуемой поверхности.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Имплантация ионов аргона в мишень "углеродная пленка/армко-железо"

На рис. 1 представлен экспериментально измеренный профиль распределения аргона при его имплантации с энергией 30 кэВ в углеродную пленку, напыленную на поверхность армко-железа. Данные приведены за вычетом фоновой составляющей, формируемой при послойном РФЭС - анализе с применением распыления ионами аргона с энергией 4 кэВ под углом 45о к исследуемой поверхности. Фоновое значение C(Ar), определенное по интегральной интенсивности спектра Ar2p, при профилировании с использованием распыления ионами аргона не превышало 1 ат.%.

sç

6.0

5.0

4.0

-ï 3.0 <

u 2.0

10 ^ 0.0 W-

Carbon film

H

10

20

if

t

Iron

30

40

50

Depth, nm

Рис. 1. Экспериментально измеренное распределение аргона, имплантированного с энергией 30 кэВ, дозой 1017 ион/см2 в углеродную пленку (30 нм) на поверхности армко-железа. Вертикальной штриховой линией отмечено положение границы "углеродная пленка - железо", определенное экспериментально после имплантации ионов аргона

Fig. 1. Experimentally measured distribution of argon implanted with an energy of 30 keV, a dose of 1017 ions/cm2 into a carbon film (30 nm) on the surface of armco iron. The vertical dashed line marks the position of the "carbon film - iron" boundary, determined

experimentally after implantation of argon ions

Сравним результаты рис. 1 с расчетами в программе SRIM. По данным ПО SRIM-2013 (рис. 2), величина проективного пробега Rp должна принимать значение вблизи 35 нм. Расчет проведен для внедрения аргона при имплантации с параметрами E = 30 кэВ,

17 2 3

D = 10 ион/см в углеродный материал (carbon) с плотностью 1.88 г/см . Плотность углеродной пленки была оценена по параметрам сателлитной структуры б+п РФЭС спектра C1s [20]. Во-первых, при бомбардировке реальной углеродной пленки произошло стравливание поверхностного слоя исходной пленки на 4 - 5 нм, а часть бомбардирующих ионов аргона, вероятно, претерпела обратное отражение. Во-вторых, данные рис. 1 не согласуются с расчетными данными по интенсивности профиля.

ч

[on range Straggle ION RANGES - 353 A Skewntss - 0.5778 = 8J A |

À

I

il

I I

i l

ш ,

4110

«<14

111«

131)1) А

О А 3(1(1 А 1 iu-get Ui-Iltll

Рис. 2. Рассчитанное в SRIM-2013 распределение аргона, имплантированного с кинетической энергией 30 кэВ в углеродную пленку (30 нм) на поверхности железа. Падение ионов нормальное к поверхности.

Вертикальной линией отмечена граница " углеродная пленка/железо"

Fig. 2. Calculated in SRIM-2013 distribution of argon implanted with a kinetic energy of 30 keV into a carbon film (30 nm) on the iron surface. The incidence of ions is normal to the surface. The vertical line marks the carbon film/iron boundary

Таким образом, экспериментально измеренный методом РФЭС профиль имплантированного аргона только качественно согласуется с расчетными данными SRIM с учетом сдвига границы раздела за счет частичного распыления поверхностного слоя. Безусловно, при рассмотрении результатов рис. 1 необходимо иметь в виду, что аргон имплантирован не в идеальную плоскопараллельную углеродную пленку, а в реальную пленку с реальной топографией и особенностями морфологии и структуры.

0

Имплантация ионов азота в мишень "углеродная пленка/армко-железо"

Рассмотрим случай имплантации в углеродную пленку ионов химически активного элемента - азота. Известно, что азот, как и углерод, может иметь несколько типов

2 3

гибридизации валентных электронов, в том числе sp и sp. Соответственно, имплантируемые ионы азота могут замещать атомы углерода в структуре пленки, образуя химические связи с соседними атомами, а проникая глубже углеродной пленки, они могут химически взаимодействовать с атомами материала подложки (Fe), образуя связи N-Fe.

На рис. 3 показаны расчетные профили имплантации азота (10, 20, 30 кэВ) в углерод в соответствии с теорией ЛТТТТТТ Проективный пробег (Rp) и среднеквадратичное отклонение (ДRp) при имплантации азота, рассчитанные в ПО SRIM без учета химического взаимодействия, превышают соответствующие значения, характерные для имплантации ионов аргона (рис. 2). В связи с этим ожидается, что при энергии ионов N Е = 30 кэВ основная доля имплантируемых ионов азота должна внедриться глубже углеродной пленки. Согласно расчетам, в ПО SRIM-2013 (рис. 4), основное торможение ионов должно происходить в подложке железа.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Depth, nm

Рис. 3. Ожидаемые распределения ионов азота в углероде в зависимости от кинетической энергии ионов 10 (1), 20 (2) и 30 (3) кэВ в соответствии с теорией ЛШШ. Падение ионов нормальное к поверхности

Fig. 3. The expected distributions of nitrogen ions in carbon depending on the kinetic energy of the ions are 10 (1), 20 (2) and 30 (3) keV in accordance with the LSH theory. The incidence of ions is normal to the surface

Рис. 4. Распределение имплантируемых ионов азота в системе "углеродная пленка (30 нм) - армко-железо". Энергия ионов 30 кэВ, доза 1017 ион/см2. Падение ионов нормальное к поверхности. Данные SRIM-2013. Вертикальной линией отмечено положение границы "углеродная пленка/железо"

Fig. 4. Distribution of implanted nitrogen ions in the "carbon film (30 nm) - armco-iron" system. Ion energy 30 keV, dose 1017 ions/cm2. The incidence of ions is normal to the surface. SRIM-2013 data. The vertical line marks the position of the carbon film/iron boundary

На рис. 5 представлен реальный экспериментально измеренный (метод РФЭС, спектрометр SPECS) приповерхностный профиль азота, имплантированного с кинетической энергией 30 кэВ в углеродную пленку (30±4) нм на поверхности армко-железа. Как видно из рис. 5, азот наблюдается по всей глубине углеродной пленки достаточно равномерно в концентрациях 5.5 - 6.0 ат. %, внедряясь далее в область подложки (Fe).

10.0 -

9.0 -

8.0 -

£ 7.0 " T

es 6.0

5.0 ' IT1

z 4.0 -± i

и 3.0 -

2.0 -

1.0 -

0.0

ll'l

} }

10

20 30

Depth, nm

40

50

Рис. 5. Экспериментальный (РФЭС) профиль азота в углеродной пленке (30 нм) на поверхности армко-железа. Энергия ионов 30 кэВ, доза 1017 ион/см2. Вертикальной линией отмечено положение границы "углеродная пленка-железо" после имплантации азота

Fig. 5. Experimental (XPS) profile of nitrogen in a carbon film (30 nm) on the surface of armco iron. Ion energy 30 keV, dose 1017 ions/cm2. The vertical line marks the position of the "carbon film-iron" boundary after nitrogen implantation

0

Рентгеноэлектронный спектр N18 (рис. 6) показывает, что азот внедряется в углеродную пленку в нескольких неэквивалентных позициях. Количество компонентов при разложении N18 спектра подтверждается анализом второй производной от экспериментально измеренного спектра [21]. Наиболее интенсивные компоненты спектра (А и В) соответствуют внедрению азота в структуру углеродного материала с замещением атомов углерода в графеновых плоскостях, а также в позициях нарушений углеродной структуры, вероятно по краям графеновых плоскостей. Незначительная часть азота (С) может быть отнесена к атомам, внедренным в межслоевые пространства и взаимодействующим с кислородом. По мере послойного травления при переходе через границу раздела "пленка-железо" положение основного пика спектра N18 смещается к Есв = 397.4 эВ (рис. 7), что соответствует химической связи Ы-Бе [22]. При этом два слабоинтенсивных пика 398 и 400 эВ в общем спектре остаются, и они связаны с химическим взаимодействием азота с углеродом в переходной области.

С учетом параметров ионной имплантации и данных послойного РФЭС анализа возможно полуколичественно оценить долю ионов, внедренных в структуру углеродной пленки, и долю ионов, прошедших углеродную пленку с дальнейшим внедрением в подложку железа. В углеродной пленке площадью поверхности 1*1 см , толщиной 30 нм и

3 15

плотностью ~ 1.88 г/см количество углеродных атомов составляет ~ 3^10 . Соотношение атомных концентраций азота к углероду, согласно данным РФЭС, не превышает 0.07. Следовательно, в углеродной пленке толщиной 30 нм в целом затормозилось не более 2.1Г1014 ионов азота при условии, что вся энергия имплантируемых ионов пошла только на создание вакансий в структуре углерода и замещение атомов углерода ионами азота, при этом процессы распыления поверхности и обратного рассеяния не учитываются. Поскольку здесь речь идет не о монокристалле, эффект каналирования тоже не принимается во внимание. Имплантация проводилась в мишень поверхностным сечением

2 17 2 ^ и

1*1 см до дозы 10 ион/см . В самой углеродной пленке, по данным РФЭС, остановилось около 0.2 % от всего количества имплантируемых ионов азота, а остальной азот (99.8 %), прошедший далее углеродной пленки, пошел на формирование переходного слоя (Бе-С-Ы-О) и внедрился в структуру подложки, образуя химические связи Ы-Бе. Здесь источником

кислорода являются остатки сверхтонкого хемосорбированного поверхностного слоя мишени (оксидная пленка на Fe, образованная в естественных условиях на воздухе при комнатной температуре), а углерод внедряется из пленки в переходную область в результате баллистического перемешивания.

1 1 1 I 1 1 Г 402 399 396 Binding Energy feV) Рис. 6. Рентгеноэлектронный спектр N1s углеродной пленки на поверхности железа

Fig. 6. X-ray electron spectrum N1s of a carbon film on an iron surface

1 1 1 I 1 1 I 1 1 I г 405 402 399 396

Binding Energy (eV) Рис. 7. Рентгеноэлектронный спектр N1s границы раздела "пленка-подложка"

Fig. 7. X-ray electron spectrum N1s of the film-substrate interface

Ионная имплантация азота в мишень железа

Далее рассмотрим имплантацию ионов азота в армко-железо без углеродной пленки без предварительной ионной обработкой аргоном в сравнении с такой же мишенью с предварительной ионной обработкой имплантацией ионов аргона с энергией 3 кэВ. Расчеты ЛТТТТТТ и SRIM для случая без предварительной имплантации приведены на рис. 8, 9. Здесь не учитывается тот факт, что на поверхности мишени после кратковременного пребывания на воздухе при нормальных условиях образуется сверхтонкая оксидная пленка и адсорбционный слой. Предварительное облучение ионами Аг+ должно приводить к распаду сверхтонких слоев поверхностных естественных оксидов, увеличению концентрации радиационных дефектов и уменьшению размеров зерен в приповерхностной области, что должно привести к иному поведению азота при последующей его имплантации, чем в случае просто имплантации ионов N без предварительной обработки имплантацией ионов аргона [23].

Предварительное облучение аргоном за счет создания радиационных дефектов способствует большему насыщению поверхностного слоя азотом и его более глубокому проникновению при последующей имплантации ионов N. Выбранный на основании ранее проведенных работ [15 - 16, 19, 23] режим предварительного облучения ионами аргона с энергией 3 кэВ с дозой 10 ион/см не приводит к разогреву мишени. Согласно расчетам SRIM-2013, проецированный пробег ионов аргона при этой энергии не превышает 5 нм, среднеквадратичное отклонение составляет не более 2.5 нм. Таким образом, ожидаемый слой с нарушенной структурой и высокой концентрацией дефектов должен располагаться на глубине, не превышающей 5 - 6 нм от свободной поверхности железной мишени. Соответственно, насыщение азотом при его последующей имплантации должно проявляться в большей степени именно в этой области, наряду с проникновением ионов азота в более глубокие слои в соответствии с его проецированным пробегом в равновесной (бездефектной) матрице мишени. Здесь же необходимо учитывать возможное проявление эффекта дальнодействия при ионной имплантации [25].

Depth, nm

Рис. 8. Ожидаемые распределения ионов азота в железе в зависимости от их кинетической энергии 10 (1), 20 (2) и 30 кэВ (3), доза 1017 ион/см2, в соответствии с теорией ЛШШ. Падение ионов нормальное к поверхности

Fig. 8. The expected distributions of nitrogen ions in iron depending on their kinetic energy are 10 (1), 20 (2) and 30 keV (3), dose 1017 ions/cm2, in accordance with the LSH theory. The incidence of ions is normal to the surface

- Target Depth -

10 кэВ 20 кэВ 30 кэВ

Рис. 9. Профили распределения азота, имплантированного в железо с разными кинетическими энергиями,

рассчитанные в SRIM-2013

Fig. 9. Distribution profiles of nitrogen implanted into iron with different kinetic energies, calculated in SRIM-2013

На рис. 10 приведено экспериментально измеренное распределение азота,

17 2

имплантированного в армко-железо с параметрами имплантации Е = 30 кэВ, D = 10 ион/см после предварительной имплантации ионов аргона с параметрами: Е = 3 кэВ,

17 2

D = 10 ион/см (кривая 1). Как видно, максимум содержания имплантированного азота приходится именно на область до 5 - 6 нм (наиболее дефектная область после предобработки ионами аргона). Для сравнения приведено распределение азота, имплантированного в железную подложку без предварительной имплантации аргона (кривая 2).

По данным РФЭС (рис. 11), в обоих случаях энергия связи максимума N1s спектра принимает значение 397.4 эВ, что соответствует химическому связыванию N-Fe [22]. Отметим, что кривая 2 на рис. 10 (распределение азота в образце без предобработки аргоном) также отличается от ожидаемого распределения из расчетов по программе SRIM, что логично объяснить реальностью процесса пробега ионов азота в мишени и химическим взаимодействием имплантируемого азота и атомов железа в матрице (ДH —11 кДж/моль [25]). Таким образом, внедрение и накопление азота в приповерхностных слоях мишени при ионной имплантации определяется не только процессами физической природы, но и химической активностью имплантируемого элемента к компонентам мишени и её предобработкой.

Depth, nm

Рис. 10. Экспериментально измеренное распределение азота, имплантированного в армко-железо с параметрами имплантации Е = 30 кэВ, D=1017 ион/см2. 1 - мишень после предварительного облучения ионами аргона с энергией 3 кэВ, 2 - мишень без предварительного облучения ионами аргона. Метод РФЭС

Fig. 10. Experimentally measured distribution of nitrogen implanted into armco iron with implantation parameters E = 30 keV, D = 1017 ions/cm2. 1 - target after preliminary irradiation with argon ions with an energy of 3 keV, 2 - target without preliminary irradiation with argon ions. XPS method

-[ I I I I I I I I r 402 399 396 393

Binding Energy

Рис. 11. Nls-спектры поверхностных слоев образцов армко-железа после имплантации ионов азота с E=30 кэВ, D=1017 ион/см2: 1 - мишень без предварительного облучения ионами аргона, 2 - мишень после предварительного облучения ионами аргона

Fig. 11. N1s spectra of surface layers of Armco iron samples after implantation of nitrogen ions with E=30 keV, D=1017 ions/cm2: 1 - target without preliminary irradiation with argon ions, 2 - target after preliminary irradiation with argon ions

ВЫВОДЫ

Выявлено, что экспериментальные профили распределения имплантируемых ионов N+ в поверхностных слоях армко-железа отличаются от расчетных профилей распределения. Показано, что внедрение и накопление азота во многом определяется его химическим взаимодействием с атомами железа.

Предварительное облучение ионами Ar+ образцов армко-железа с дозами, не

17 2

превышающими 10 ион/см , способствует более значительному насыщению тонкого поверхностного слоя азотом при последующей имплантации ионов N+, что, вероятнее всего, обусловлено созданием различного рода радиационных дефектов.

Исследования выполнены с использованием оборудования ЦКП "Центр физических и физико-химических методов анализа, исследования свойств и характеристик поверхности, наноструктур, материалов и изделий" УдмФИЦ УрО РАН в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (№ гос. регистрации 121030100002-0), при поддержке Минобрнауки России (договор № 075-15-2021-1351) в части развития методологии рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Studies were performed using equipment of Core shared research facilities "Center of physical and physical-chemical methods of analysis, investigations of properties and characteristics surface, nanostructures, materials and samples" of UdmFRC UB RAS within the framework of the state task of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (state registration number 121030100002-0), with the support of the Ministry of Education and Science of Russia (agreement No. 075-15-2021-1351) regarding the development of X-ray photoelectron spectroscopy methodology.

Авторы благодарны Колотову А.А. (УдмФИЦ УрО РАН), Кобзиеву В.Ф.(УдГУ) за помощь в проведении экспериментов и полезное обсуждение результатов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зорин Е. И., Павлов П. В., Тетельбаум Д. И. Ионное легирование полупроводников. М.: Энергия, 1975. 129 с.

2. Риссел X., Руге И. Ионная имплантация / Пер. с нем.

В.В. Климова, В.Н. Пальянова, под ред. М.И. Гусевой. М.: Наука, 1983. 360 с.

3. Карзанов В. В., Королев Д. С. Ионное легирование кремния: Практикум. Н. Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2013. 21 с.

4. Ziegler J. F. RBS/ERD simulation problems: Stopping powers, nuclear reactions and detector resolution // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 1998, vol. 136-138, pp. 141-146. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(97)00664-2

5. Ziegler J. F., Ziegler M. D., Biersack J. P. SRIM - the stopping and range of ions in matter // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 2010, vol. 268, iss. 11-12, pp. 1818-1823. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091

6. Interactions of ions with matter. Software. http://www.srim.org (дата обращения: 10.07.2023).

7. Шульга В. И. Комментарий к программе компьютерного моделирования SRIM // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2019. № 6. С. 109-112. https ://doi .org/10.1134/S0207352819060131

8. Ziegler J. F., Biersack J. P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. Vol. I. New York: Pergamon, 1985. 321 p.

9. Hofsaas H., Zhang K., Mutzke A. Simulation of ion beam sputtering with SDTrimSP, TRIDYN and SRIM // Applied Surface Science, 2014, vol. 310, pp. 134-141. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.03.152

10. Wittmaack K. Reliability of a popular simulation code for predicting sputtering yields of solids and ranges of low-energy ions // Journal of Applied Physics, 2004, vol. 96, pp. 2632-2637. https://doi.org/10.1063/L1776318

11. Комаров Ф. Ф. Ионная имплантация в металлы. М.: Металлургия, 1990. 216 с.

12. Степанов В. А., Хмелевская В. С. Радиационно-индуцированная пластическая деформация и «эффект дальнодействия» // Журнал технической физики. 2011. Т. 81, вып. 9. С. 52-56.

13. Овчинников В. В. Радиационно-динамические эффекты. Возможности формирования уникальных структурных состояний и свойств конденсированных сред // Успехи физических наук. 2008. Т. 178-9. С. 991-1000. https://doi.org/10.3367/UFNr.0178.200809f.0991

14. Талипов Н. Х., Войцеховский А. В. Влияние режимов ионно-лучевого травления на процесс радиационного нагрева CdxHgi_xTe // Прикладная физика. 2018, № 4. С. 61-67.

REFERENCES

1. Zorin E. I., Pavlov P. V., Tetel'baum D. I. Ionnoe legirovanie poluprovodnikov [Ion doping of semiconductors]. Moscow: Energy Publ., 1975. 129 p.

2. Rissel X., Ruge I. Ionnaya implantaciya [Ion implantation]. Per. s nem. V.V. Klimova, V.N. Pal'yanova, pod red. M.I. Gusevoy. Moscow: Science Publ., 1983. 360 p.

3. Karzanov V. V., Korolev D. S. Ionnoe legirovanie kremniya: Praktikum [Ion doping of silicon: Workshop]. Nizhny Novgorod: NNSU Publ., 2013. 21 p.

4. Ziegler J. F. RBS/ERD simulation problems: Stopping powers, nuclear reactions and detector resolution. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 1998, vol. 136-138, pp. 141-146. https://doi.org/10.1016/S0168-583Xf97100664-2

5. Ziegler J. F., Ziegler M. D., Biersack J. P. SRIM - the stopping and range of ions in matter. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 2010, vol. 268, iss. 11-12, pp. 1818-1823. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091

6. Interactions of ions with matter. Software. http://www.srim.org (accessed July 10, 2023).

7. Shul'ga V. I. Kommentarij kprogramme komp'yuternogo modelirova-niya SRIM [Commentary on the computer modeling program SRIM]. Poverhnost'. Rentgenovskie, sinhrotronnye i nejtronnye issledovaniya [Surface. X-ray, Synchrotron and Neutron Research], 2019, no. 6, pp. 109112. (In Russian). 'https://doi .org/10.1134/S0207352819060131

8. Ziegler J. F., Biersack J. P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. Vol. I. New York: Pergamon, 1985. 321 p.

9. Hofsaas H., Zhang K., Mutzke A. Simulation of ion beam sputtering with SDTrimSP, TRIDYN and SRIM. Applied Surface Science, 2014, vol. 310, pp. 134-141. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.03.152

10. Wittmaack K. Reliability of a popular simulation code for predicting sputtering yields of solids and ranges of low-energy ions. Journal of Applied Physics, 2004, vol. 96, pp. 2632-2637. https://doi.org/10.1063/L1776318

11. Komarov F. F. Ionnaya implantaciya v metally [Ion implantation into metals]. Moscow: Metallurgy Publ., 1990. 216 p.

12. Stepanov V. A., Khmelevskaya V. S. Radiation-induced plastic deformation and the long-range action effect. Technical Physics, 2011, vol. 56(9, pp. 1272-1276. https://doi.org/10.1134/S1063784211090246

13. Ovchinnikov V. V. Radiation-dynamic effects. potential for producing condensed media with unique properties and structural states. Physics-Uspekhi, 2008, vol. 51, no. 9, pp. 955-964. https://doi.org/10.1070/PU2008v051n09ABEH006795

14. Talipov N. H., Vojcekhovskij A. V. Vliyanie rezhimov ionno-luchevogo travleniya na process radiacionnogo nagreva CdxHgi_xTe. [Influence of ion-beam etching modes on the process of radiation heating CdxHg1-xTe]. Prikladnaya fizika [Applied Physics], 2018, no. 4, pp. 61-67. (In Russian).

15. Колотов А. А., Баянкин В. Я., Новоселов А. А. Дозовая зависимость диффузии А1 в а- Бе при импульсной ионной бомбардировке // Химическая физика и мезоскопия. 2011. Т. 13, № 3. С. 390-399.

16. Картапова Т. С., Бакиева О. Р., Воробьев В. Л., Колотов А. А., Немцова О. М., Сурнин Д. В., Михеев Г. М., Гильмутдинов Ф. З., Баянкин В. Я. Характеризация тонких углеродных пленок на поверхности железа, сформированных магнетронным напылением с ионно-лучевым перемешиванием // Физика твердого тела. 2017.

Т. 59, № 3. С. 594-600.

https://doi.org/10.21883/FTT.2017.03.44176.315

17. Созонова Н. М., Воробьёв В. Л., Дроздов А. Ю., Баянкин В. Я. Исследование поверхностных слоев титанового сплава ВТ6 с напыленной пленкой углерода после облучения аргоном // Химическая физика и мезоскопия. 2018. Т. 20, № 4. С. 569-575.

18. Созонова Н. М., Дроздов А. Ю., Баянкин В. Я. Моделирование ударно-волнового воздействия на аморфный сплав Бе80Р20 // Химическая физика и мезоскопия. 2016. Т. 18, № 4. С. 600-605.

19. Воробьев В. Л., Быков П. В., Баянкин В. Я., Шушков А. А., Вахрушев А. В. Изменение механических свойств углеродистой стали в зависимости от скорости набора дозы ионов азота и аргона // Физика металлов и металловедение 2014. Т. 115, № 8. С. 853-857. https://doi.org/10.7868/S0015323014080154

20. Schultrich B. Tetrahedrally Bonded Amorphous Carbon Films I. Basics, Structure and Preparation // Part of the book series: Springer Series in Materials Science, volume 263, 2018, 769 p. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-55927-7

21. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии: Пер. с англ. под ред. Д. Бриггса и М.П. Сиха. М.: Мир, 1987. 600 с.

22. Wanger C. D., Riggs W. M., Davis L. E., Moulder J. F. and Muilenberg G. E. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Perkin-Elmer Corp., Physical Electronics Division, Eden Prairie, Minnesota, USA, 1979. 190 pp. https://doi.org/10.1002/sia.740030412

23. Воробьев В. Л., Быков П. В., Гильмутдинов Ф. З., Баянкин В.Я. Влияние компонентов сплава ВТ6 на формирование поверхностных слоев в условиях поочередного облучения ионами Ar+ и N+ // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, N° 1. С. 13-23. https://doi.org/10.15350/17270529.2023.L2

24. Баянкин В. Я., Гусева М. И., Тетельбаум Д. И., Гильмутдинов Ф. З. Сегрегации как проявление эффекта дальнодействия при облучении ионами бора фольг сплавов Пермаллой-79 и Си-№ // Поверхность. 2005. № 5. С. 77-81.

25. De Boer F. R., Room R., Mattens W. S. M., Miedema A. R., Niessen A. Cohesion in Metals, Transition metal alloys. Amsterdam-Oxford-New-York-Tokyo, 1988. 757 p.

15. Kolotov A. A., Bayankin V. Ya., Novoselov A. A. Dozovaya zavisimost' diffuzii Al v a- Fe pri impul'snoj ionnoj bombardirovke [Dose dependence of Al diffusion in a-Fe during pulsed ion bombardment]. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya [Chemical Physics and Mesoscopy], 2011, vol. 13, no. 3, pp. 390-399. (In Russian).

16. Kartapova T. S., Bakieva O. R., Vorob'ev V. L., Kolotov A. A., Nemtsova O.M., Surnin D. V., Mikheev G. M., Gil'mutdinov F.Z., Bayankin V. Ya. Characterization of Thin Carbon Films Formed on the Iron Surface by Magnetron Sputtering with Ion-Beam Mixing. Physics of the Solid State, 2017, vol. 59, no. 3, pp. 613-619. https://doi.org/10.1134/S1063783417030167

17. Sozonova N. M., Vorob'yov V. L., Drozdov A. Yu., Bayankin V. Ya. Issledovanie poverhnostnyh sloev titanovogo splava VT6 s napylennoj plenkoj ugleroda posle oblucheniya argonom [Study of the surface layers of VT6 titanium alloy with a sputtered carbon film after argon irradiation]. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya [Chemical Physics and Mesoscopy], 2018, vol. 20, no. 4, pp. 569-575. (In Russian).

18. Sozonova N. M., Drozdov A. Yu., Bayankin V. Ya. Modelirovanie udarno-volnovogo vozdejstviya na amorfnyj splav Fe80P20 [Simulation of shock wave action on the amorphous alloy Fe80P20]. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya [Chemical Physics and Mesoscopy], 2016, vol. 18, no. 4, pp. 600-605. (In Russian).

19. Vorob'ev V. L., Bykov P. V., Bayankin V. Y., Shushkov A. A., Vakhrushev A. V. Mechanical properties of carbon steel depending on the rate of the dose build-up of nitrogen and argon ions. The Physics of Metals and Metallography, 2014, vol. 115, no. 8, pp. 800-804. https://doi.org/10.1134/S0031918X14080158

20. Schultrich B. Tetrahedrally Bonded Amorphous Carbon Films I. Basics, Structure and Preparation. Part of the book series: Springer Series in Materials Science, volume 263, 2018, 769 p. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-55927-7

21. Analiz poverhnosti metodami ozhe- i rentgenovskoj fotoelektronnoj spektroskopii [Surface analysis by Auger and X-ray photoelectron spectroscopy methods]. Per. s angl., Pod red. D. Briggsa i M.P. Siha. Moscow: Mir Publ., 1987. 600 p.

22. Wanger C. D., Riggs W. M., Davis L. E., Moulder J. F. and Muilenberg G. E. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Perkin-Elmer Corp., Physical Electronics Division, Eden Prairie, Minnesota, USA, 1979. 190 pp. https://doi .org/10.1002/sia.740030412

23. Vorob'ev V. L., Bykov P. V., Gil'mutdinov F. Z., Bayankin V. Ya. Vliyanie komponentov splava VT6 na formirovanie poverhnostnyh sloev v usloviyah poocherednogo oblucheniya ionami Ar+ i N+ [Influence of VT6 alloy components on the formation of surface layers by Ions Ar+ and N+ Alternating Irradiation]. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya [Chemical Physics and Mesoscopy], 2023, vol. 25, no. 1, pp. 13-23.

(In Russian). https://doi.org/10.15350/17270529.2023.L2

24. Bayankin V. Ya., Guseva M. I., Tetel'baum D. I., Gil'mutdinov F. Z. Segregacii kak proyavlenie effekta dal'nodej stviya pri obluchenii ionami bora fol'g splavov Permalloj-79 i Cu-Ni [Segregation as a manifestation of the long-range effect during irradiation of foils of Permalloy-79 and Cu-Ni alloys with boron ions]. Poverkhnost' [Surface], 2005, no. 5,

pp. 77-81. (In Russian).

25. De Boer F. R., Room R., Mattens W. S. M., Miedema A. R., Niessen A. Cohesion in Metals, Transition metal alloys. Amsterdam-Oxford-New-York-Tokyo, 1988. 757 p.

Поступила 25.10.2023; принята к опубликованию 01.12.2023 Received October 25, 2023; accepted December 1, 2023

Картапова Татьяна Сергеевна, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, УдмФИЦ УрО РАН, Ижевск, Российская Федерация, e-mail: tskartapova@udman. ru

Воробьев Василий Леонидович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, УдмФИЦ УрО РАН, Ижевск, Российская Федерация

Гильмутдинов Фаат Залалутдинович, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, УдмФИЦ УрО РАН, Ижевск, Российская Федерация

Tatyana S. Kartapova, Cand. Sci. (Phys. -Math.), Researcher, Udmurt Federal Research Center UB RAS, Izhevsk, Russian Federation, e-mail: tskartapova@udman. ru

Vasily L. Vorob 'ev, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher, Udmurt Federal Research Center UB RAS, Izhevsk, Russian Federation

Faat Z. Gil'mutdinov, Cand. Sci. (Phys.-Math.), Leading Researcher, Udmurt Federal Research Center UB RAS, Izhevsk, Russian Federation