Исследование методом математического моделирования зависимости профилей первичного дефектообразования от угла падения ионов при низкотемпературном облучении поверхности меди ионами Al⁺

Abstract

Методом математического моделирования, с использованием программных комплексов SPURT.MP и CALCMULT, исследована эволюция пространственного распределения имплантированных ионов и радиационных точечных дефектов по глубине Cu-мишени при облучении последней ионами Al+ с различными углами падения. Энергия ионов Al+ выбрана равной величине 1 кэВ, угол падения изменялся в интервале от 0 до 80°. Проведено сравнение расчетных профилей с результатами моделирования по программе SRIM2006 и с экспериментальными данными. Установлена корреляция изменения профилей распределения точечных дефектов и имплантированных частиц по глубине мишени в зависимости от угла падения ионов. В зависимости от угла падения ионов определены максимальные глубины и максимумы профилей залегания имплантированных ионов, межузельных атомов и вакансий. Даны качественный и количественный анализы приповерхностных обедненных зон, образующихся в результате развития каскадов смещений в мишени. Показано, что для различных углов падения ионов на поверхность мишени существуют определенные значения углов, при которых достигается максимальная концентрация имплантированных ионов и других точечных дефектов в облучаемом материале, что позволяет эффективно проводить процесс формирования поверхностных слоев материала с наперед заданными свойствами

Методом математичного моделювання, з використанням програмних комплексів SPURT.MP й CALCMULT, досліджена еволюція просторового розподілу імплантованих іонів і радіаційних крапкових дефектів по глибині Cu-мішені при опроміненні останньої іонами Al+ з різними кутами падіння. Енергія іонів Al+ обрана рівній величині 1 кэВ, кут падіння змінювався в інтервалі від 0 до 80°. Проведено порівняння розрахункових профілів з результатами моделювання по програмі SRIM2006 і з експериментальними даними. Установлено кореляцію зміни профілів розподілу крапкових дефектів й імплантованих часток по глибині мішені залежно від кута падіння іонів. Залежно від кута падіння іонів визначені максимальні глибини й максимуми профілів залягання імплантованих іонів, міжвузельних атомів і вакансій. Дано якісний і кількісний аналізи приповерхніх збіднених зон, що утворюються в результаті розвитку каскадів зсувів у мішені. Показано, що для різних кутів падіння іонів на поверхню мішені існують певні значення кутів, при яких досягається максимальна концентрація імплантованих іонів й інших крапкових дефектів в опромінюючому матеріалі, що дозволяє ефективно проводити процес формування поверхневих шарів матеріалу з наперед заданими властивостями.

An evolution of the implanted ions and radiation point defects distributions in the Cu target, which is maintained at low temperature and irradiated by the Al+ ions at the various bombardment angles, was investigated by computer simulation using the SPURT.MP and CALCMULT codes. The energy of Al+ ions was 1 keV and the ion bombardment angle was varied in the range from 0 to 80°. The correlation of the implanted ions and point defects depending profiles modification on the ion bombardment angle was established. The maximum depth and distribution peak of the implanted ions, vacancies and interstitials in the copper target were determined for the different angles. Good agreements were found between the simulated data and both experimental data and computer results, which were obtained by the SRIM2006 code. It is shown that there is an optimal range of the ion bombardment angles, which provides the maximum concentration of the implanted ions and radiation point defects near the irradiated target surface. It is expected that the obtained results allow optimizing the ion bombardment parameters to obtain the modified target layers with the given properties.