Ионно-лучевое перемешивание в слоистых системах

Abstract

При малых дозах облучения (ионами He⁺ до Φ ≤ 5⋅10²⁰ ион/м² и ионами Ar⁺ до Φ ≤ 1,3⋅10¹⁸ ион/м²) толщина силицидных фаз на межфазных границах раздела Mo-на-Si и Si-на-Mo увеличивается одинаково и линейно с дозой облучения. Средний атомный состав аморфных перемешанных зон соответствует сплаву состава MoSi₈,₂ и MoSi₃,₉ при облучении ионами He⁺ и Ar⁺ соответственно. При увеличении дозы облучения наблюдается уменьшение плотности аморфных перемешанных зон. На температурной зависимости ионно-лучевого перемешивания многослойных структур Mo/Si, облученных ионами He⁺, наблюдаются два участка: 1 – слабой зависимости (Tобл ≤ 260°C), 2 – сильной зависимости (Tобл > 260°C) от температуры облучения. Энергии активации ионно-лучевого перемешивания для указанных участков составляют Q₁ ≈ 0,02 эВ и Q₂ ≈ 0,5 эВ соответственно. Особенности ионно-лучевого перемешивания объясняются на основе перемешивания в субкаскадах столкновений.

При малих дозах опромінення (йонами He⁺ до Φ ≤ 5⋅10²⁰ йон/м² та йонами Ar⁺ до Φ ≤ 1,3⋅10¹⁸ йон/м²) товщина силіцидних фаз на міжфазних межах поділу Mo-на-Si і Si-на-Mo збільшується однаково і лінійно з дозою опромінення. Середній атомовий склад аморфних перемішаних зон відповідає стопу MoSi₈,₂ і MoSi₃,₉ при опроміненні йонами He⁺ і Ar⁺ відповідно. При збільшенні дози опромінення спостерігається зменшення густини аморфних перемішаних зон. На температурній залежності йонно-променевого перемішування багатошарових структур Mo/Si, опромінених йонами He⁺, спостерігаються дві ділянки: 1 – слабкої залежности (Tопр ≤ 260°C), 2– сильної залежности (Tопр > 260°C) від температури опромінення. Енергія активації йонно-променевого перемішування на зазначених ділянках складає Q₁ ≈ 0,02 еВ і Q₂ ≈ 0,5 еВ відповідно. Особливості йонно-променевого перемішування пояснюються на основі перемішування у каскадах зіткнень.

Thickness of silicide phases at Mo-on-Si and Si-on-Мо interfaces increases identically and linearly with a dose of irradiation at the small doses (by He⁺ ions to Φ ≤ 5⋅10²⁰ ion/m² and Ar⁺ ions to Φ ≤ 1.3⋅10¹⁸ ion/m²). Mean atomic composition of amorphous intermixed zones corresponds to alloys of MoSi₈.₂ and MoSi₃,₉ compositions under the irradiation by He⁺ and Ar⁺ ions, respectively. Density of the amorphous intermixed areas decreases when the irradiation dose increases. There are two areas corresponding to weak dependence (Tirr ≤ 260°C) and strong dependence (Tirr > 260°C) of ion-beam mixing of Mo/Si multilayered structures irradiated by He⁺ on irradiation temperature. Activation energies of the ion-beam mixing are equal Q₁ ≈ 0.02 eV и Q₂ ≈ 0.5 eV for the indicated areas, respectively. The features of the ion-beam mixing are explained by mixing in collision subcascades.