отрицательной полярности
,
который вызывает ускорение ионов и вне
-
дрение их в подложку
.
Используя достаточно интенсивные лазерные
импульсы
,
можно реализовать конгруэнтное испарение и высокую сте
-
пень ионизации материала облучаемой мишени
.
Выбор мишени
(
или
набора из нескольких различных мишеней
)
однозначно определяет со
-
став ионного пучка
.
При включении внешнего электрического поля
энергия внедряемых ионов может быть повышена до нескольких де
-
сятков килоэлектрон
-
вольт
,
что позволяет реализовать как
“
чистую
”
ионно
-
имплантационную обработку
[2],
так и ионно
-
ассистированное
осаждение покрытий
[3]
и ионное перемешивание на границе покры
-
тие
–
подложка
[4].
В качестве основных технологических параметров
,
которые уста
-
навливаются при реализации ионно
-
имплантационной обработки ма
-
териал
,
следует выделить интенсивность лазерного воздействия на ми
-
шень
,
время включения высоковольтного импульса и его параметры
,
геометрические особенности взаимного расположения мишени и под
-
ложки
.
При изменении этих параметров могут существенно меняться
плотность и энергетические характеристики лазерной плазмы
,
конфи
-
гурация и напряженность электрического поля между мишенью и под
-
ложкой
,
энергетические и дозовые характеристики ионного пучка
.
В
настоящее время поиск оптимальных технологических режимов про
-
водится эмпирически
.
Цель настоящей работы
—
создание математической модели ион
-
ной имплантации из лазерной плазмы
,
которая позволила бы перей
-
ти к компьютерному моделированию технологических процессов и су
-
щественно упростить проблему их оптимизации
.
Особенно важно вы
-
яснить физическую картину процессов
,
определяющих формирование
ионного пучка из плазменного облака при различных режимах включе
-
ния внешнего электрического поля
.
Для описания разлета в вакуум лазерной плазмы во внешнем элек
-
трическом поле применялся метод
“
частиц в ячейках
” (particles in cells
— PIC) [5].
Метод
PIC
зарекомендовал себя как эффективное средство
решения задач физики плазмы и успешно использовался для моде
-
лирования широкого круга плазменных технологических процессов
,
в частности
—
для описания ионной имплантации из газоразрядной
плазмы
[6].
Узконаправленный характер распространения плазменного
факела по окончании лазерного импульса
(
экспериментальные значе
-
ния угла разлета
∼
30
◦
)
и особенно после включения высоковольтного
напряжения позволяет с некоторым приближением пренебречь ради
-
альным расширением плазмы и рассматривать задачу в одномерной
постановке
.
ISSN 0236-3941.
Вестник МГТУ им
.
Н
.
Э
.
Баумана
.
Сер
. “
Машиностроение
”. 2004.
№
3 29
