Amortization and stress in ion-implanted crystalline solids
| Author | Affiliation | |
|---|---|---|
LT | ||
Požėla, Ignas | Kauno technologijos universitetas | LT |
| Date |
|---|
2004 |
Pateiktas modelis, aprašantis joninio švitinimo sukeltą kristalinio bandinio amorfizaciją ir paskaičiuoti jos sukelti radiaciniai įtempiai. Modelis atitinka du gardelės amorfinimosi etapus: pirminių defektų (tarpmazgių, vakansijų, Frenkelio porų) kūrimą jonų arba atatrankos atomų dūžių santalkose ir kristalinių sričių gniuždymą (kolapsavimą). Gardelės gniuždymas pradeda reikštis, kai pirminių defektų koncentracija pasiekia ~10%. Dėl to vyksmo siaurame apšvitų ruože defektų koncentracija padidėja iki ~80%. Apskaičiuota koncentracija defektų, sukurtų švitinant silicį sunkiais (Xe), vidutinės masės (Ar, Ne) ir lengvais (Не) jonais. Darbe taip pat analizuojami tų jonų silicyje sukurti integriniai įtempiai. Sukurti įtempiai yra gniuždantys ir lygūs S = S d + Sion. Įtempiu sandas 5d sukurtas radiacinių taškinių defektų, Sion - įterptų jonų. Esant mažoms apšvitoms, Ф < Фа (čia Ф < Фа - amorfinimosi apšvita), Sd sandas tiesiškai priklauso nuo apšvitos, o Sion « Sd. Sd yra didžiausias, jei Ф = Фа, о Sion sandas vis dar nežymus. Toliau švitinant, Ф > Фа, dydis Sd relaksuoja į nulį, o dydis Sion įsisotina. Sion sandas didesnis lengvesniems jonams, mažesnis - sunkesniems.
The model of amorphization of crystals induced by ion irradiation is considered. The model describes two stages of the amorphization, the generation of primary defects by collision cascades and the collapse of crystalline regions, which begins when the concentration of the primary defects reaches about 10%. Due to the colapse of crystalline regions, the total defect concentration increases up to about 80% for rather small increment of the fluence Ф. The defect concentration and the integral stress were calculated theoretically for the silicon samples subjected to irradiation with light, average, and heavy mass ions. The integral stress was analysed as the sum S = Sd + Sion, where the Sd and Sion terms correspond to the stresses due to point defects and implanted ions, respectively. At low fluences, Ф < Фа (where Фа is the characteristic amorphization fluence), the term Sd linearly depends on the fluence and essentially exceeds the stress due to implanted ions. The integral stress acquires a maximum value at Ф = Фа. At higher fluences, Ф > Фа, the term Sd considerably decreases and the Sion term dominates the integral stress. In this Ф region, the stress saturates to the constant value, which is larger for the lighter ions and smaller for the heavier ones.