КАТОДНОЕ РАСПЫЛЕНИЕ

КАТОДНОЕ РАСПЫЛЕНИЕ ионное распыление, разрушение отрицательного
электрода (катода) в газовом разряде под действием ударов положительных
ионов. В более широком смысле - разрушение твёрдого вещества при его бомбардировке
заряженными или нейтральными частицами.

К. р., с одной стороны, нежелательное явление, уменьшающее срок службы
электровакуумных
приборов; с др. стороны, К. р. имеет практич. применение для очистки
поверхностей, выявления структуры вещества (ионное травление), нанесения
тонких плёнок, для получения направленных молекулярных пучков
и
т. д. Бомбардирующие ионы, проникая в глубь мишени, вызывают смещение её
атомов. Эти смещённые атомы, в свою очередь, могут вызывать новые смещения
и т. д. Часть атомов при этом достигает поверхности вещества и выходит
за её пределы. При определённых условиях частицы могут покидать поверхность
мишени в виде ионов (см. Ионная эмиссия). В монокристаллах наиболее
благоприятные условия для выхода частиц складываются в направлениях, где
плотность упаковки атомов наибольшая. В этих направлениях образуются цепочки
соударений (фокусоны), с помощью к-рых энергия и импульс смещённых частиц
передаются с наименьшими потерями. Существенную роль при К. р. играет процесс
каналирования ионов, определяющий глубину их проникновения в мишень (см.
Каналирование
заряженных частиц).

К. р. наблюдается при энергии ионов E выше нек-рой величины Eназ. порогом К. р. Значения Eколеблются от единиц до неск. десятков эв. Количественно К. р. характеризуется
коэфф. распыления S, равным числу атомов, выбитых одним ионом. Вблизи порога
S очень мало (10-⁵ атомов/ион), а при оптимальных условиях S
достигает неск. десятков. Величина S не зависит от давления газа при малых
давлениях р < 13,3 н/м² (0,1 мм рт. ст.),
но
при р > 13,3 н/м² (0,1 мм рт. ст.) происходит
уменьшение S за счёт увеличения числа частиц, осаждающихся обратно на поверхность.
На величину S влияют как свойства бомбардирующих ионов - их энергия E1), масса M3), так и свойства распыляемого вещества - чистота поверхности, температура,
кристаллическая структура, масса атомов мишени.

Угловое распределение частиц, вылетающих с распыляемой поверхности,
анизотропно. Оно зависит от энергии ионов, а для монокристаллов также от
типа кристаллич. решётки и строения распыляемой грани. Осадок из распыляемого
вещества, образующийся на экране, имеет вид отдельных пятен, причём симметрия
картины осадка та же, что и симметрии распыляемой грани и образовавшихся
на ней в результате К. р. фигур травления (рис. 4). Энергии распылённых
частиц колеблются от неск. долей эв до величин порядка энергии первичных
ионов. Средние энергии распыляемых частиц составляют обычно десятки эв
и зависят от свойств материала мишени и характеристик ионного пучка.

Рис. 1. Зависимость коэффициента распыления 5 медной мишени от энергии
E
бомбардирующих
ионов.

Рис. 2. Зависимость коэффициента распыления S от массы бомбардирующих
ионов M400 эв).

Рис. 3. Зависимость S от угла падения а ионов, бомбардирующих
поверхность Cu, Та, Fe, Pt (цифры указывают энергию ионов).

Рис. 4. Вверху -осадок, образующийся на прозрачном экране, расположенном
параллельно распыляемой грани монокристалла Cu [а -грани (100),
6
-грани
(110), в - грани (Ul)], внизу-углубления, возникающие при этом на
поверхностях граней.

Лит.: Моргулис H. Д., Катодное распыление, "Успехи физических
наук", 1946, т. 28, в. 2 - 3, с. 202; Плешив-цев H. В., Катодное распыление,
M., 1968; Каминский M., Атомные и ионные столкновения на поверхности металла,
пер. с англ., M., 1967; Томпсон M., Дефекты и радиационные повреждения
в металлах, пер. с англ., M., 1971.

В. E. Юрасова.