Рис
. 1.
Расчетное изменение во времени плотности ионного потока и дозы ион
-
ной имплантации из лазерной плазмы под действием высоковольтного импуль
-
са треугольной формы
,
подключаемого к подложке через
1
мкс после лазерного
импульса
На рис
. 1
приведены результаты расчета ионного тока из лазерной
плазмы и дозы имплантации при проведении процесса с подключением
высоковольтного импульса треугольной формы
.
Разработанная модель
предсказывает нарастание ионного тока в течение первых
∼
4
мкс
,
а за
-
тем плавный спад на протяжении еще
∼
5
мкс
.
Во многом схожая зави
-
симость ионного тока от времени была установлена в эксперименталь
-
ных исследованиях
[1]
в тех случаях
,
когда высоковольтный импульс
треугольной формы включался на ранней стадии разлета лазерного фа
-
кела
.
Моделирование динамики лазерной плазмы позволяет выявить
основные механизмы
,
определяющие формирование ионного пучка
.
На рис
. 2
показана расчетная динамика ионной плотности при раз
-
лете лазерной плазмы во внешнем электрическом поле
,
а на рис
. 3
более подробно представлены результаты для пространственных рас
-
пределений ионной и электронной плотностей
,
а также потенциала
электрического поля для момента времени
,
соответствующего
3
мкс
после лазерного воздействия
.
Расчеты показывают
,
что б
´o
льшую часть
времени разлета в основном объеме плазмы поддерживается квази
-
нейтральность
.
Внешнее поле практически полностью экранируется
плазмой
,
а разделение зарядов и образование ионного слоя происхо
-
дит на переднем фронте
.
Поступление ионов на подложку развивается
с переднего фронта плазменного факела
,
где действует очень силь
-
ное электрическое поле
.
Ионный ток нарастает на стадии сближения
фронта лазерной плазмы с подложкой
.
Этот процесс длится
∼
4
мкс
(
см
.
рис
. 1
и
2).
За это время ускоряющее напряжение спадает почти
до
30
кВ
.
Затем при дальнейшем снижении потенциала подложки на
-
чинается обратное движение фронта плазмы от подложки к мишени
(
при этом сама плазма в целом продолжает двигаться от мишени к
подложке
).
32 ISSN 0236-3941.
Вестник МГТУ им
.
Н
.
Э
.
Баумана
.
Сер
. “
Машиностроение
”. 2004.
№
3
