ПОВЕРХНОСТЬ. РЕНТГЕНОВСКИЕ, СИНХРОТРОННЫЕ И НЕЙТРОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2014, № 6, с. 3-5
XXI МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ "ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНОВ С ПОВЕРХНОСТЬЮ" ВИП-2013
© 2014 г. Ю. М. Гаспарян
Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" E-mail: yura@plasma.mephi.ru
DOI: 10.7868/S0207352814060134
XXI Международная конференция "Взаимодействие ионов с поверхностью" проходила с 22 по 26 августа 2013 года в Ярославском государственном университете им. П.Г. Демидова. Организаторами конференции являлись Российская академия наук, Московский государственный университет, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", Московский авиационный институт, Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, Российский государственный технологический университет (МАТИ), Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, Ярославский филиал физико-технологического института РАН. Спонсоры конференции: Российский фонд фундаментальных исследований, Российская академия наук, Фонд некоммерческих программ "Династия", Международное издательство Elsevier, Ярославский завод "Красный Маяк".
На конференции последовательно работали шесть секций: 1) распыление, структура поверхности, десорбция; 2) рассеяние и проникновение ионов; 3) эмиссия ионов, электронов, фотонов и рентгеновского излучения при ионной бомбардировке; 4) имплантация ионов и модификация поверхности; 5) ионно-индуцированные процессы в тонких пленках и наноструктурах; 6) взаимодействие плазмы с поверхностью — физика и технология.
В работе конференции приняли участие более 200 специалистов из 26 стран: России, Белоруссии, Украины, Узбекистана, Казахстана, Австрии, Аргентины, Бельгии, Бразилии, Великобритании, Германии, Гонконга, Испании, Индии, Италии, Канады, Нидерландов, Норвегии, Польши, Португалии, США, Финляндии, Франции, Швеции, Южной Африки, Японии. Было представлено 222 доклада: 69 устных (из них 40 — приглашенных) и 153 стендовых.
Рабочими языками конференции были английский и русский. Все устные доклады проводились на английском языке, что отражает высокую степень кооперации российских и зарубежных научных коллективов. Наиболее интересные доклады после конференции опубликуются в журналах: "Поверхность. Рентгеновские, синхро-тронные и нейтронные исследования" ("Journal of Surface Investigation. X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques"), "Известия РАН. Серия физическая") и Vacuum (Elsevier).
Доклады участников конференции продемонстрировали высокий уровень фундаментальных и прикладных исследований в области взаимодействия пучков заряженных частиц и плазмы с твердым телом. Были представлены важные результаты, необходимые для понимания ионно-стиму-лированных процессов на поверхности, а также новые методы анализа состава поверхности материалов. Значительное число работ было направлено на создание технологий, использующих пучки заряженных частиц в прогрессивных областях науки и техники: в микро-, нано- и биотехнологии, оптоэлектронике, ядерных, плазменных технологиях, термоядерных исследованиях, в модификации свойств поверхности и получении новых материалов и покрытий.
Большое внимание в докладах уделялось проблемам модификации и анализа поверхности ионными пучками. Продемонстрированы новые возможности целого ряда широко применяемых методов анализа поверхности, таких как спектроскопия рассеяния медленных ионов (LEIS) и ионов средних энергий (MEIS), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС, XPS), спектроскопия рассеяния электронов (RBS). Современная аппаратура и новые подходы в проведении измерений и обработке данных позволили существенно повысить чувствительность методов, а также проводить профилирование по глубине, не распыляя поверхность.
4
ГАСПАРЯН
Далее приводятся некоторые наиболее интересные результаты, представленные докладчиками в ходе конференции.
В экспериментах по одновременному облучению ионами аргона и электронами поверхности меди продемонстрирован синергетический эффект. При температуре 500°С и выше наблюдается существенное увеличение коэффициента распыления по сравнению с облучением только ионами. При этом указанная температура заметно меньше температуры сублимации меди. Предполагается, что электронное воздействие способствует испарению адатомов, которые вносят дополнительный вклад в распыление.
Обсуждались вопросы образования различных повреждений в материалах. Систематические исследования образования дефектов для широкого круга полупроводников при температуре 15 К позволили получить универсальную эмпирическую формулу для сечения образования дефектов, связывающую экспериментальные данные и сечение, рассчитанное в коде 8ШМ.
Отмечались также особенности образования дефектов в наноструктурированных материалах. Эксперименты по облучению ZrO2 и Рё ионами криптона с энергией в диапазоне мегаэлектронвольт показали значительное снижение плотности образованных в материале дефектов при уменьшении размера зерен. Это объясняется более эффективной рекомбинацией дефектов на границах зерен, площадь которых становится больше с уменьшением размера зерен, а также большей устойчивостью наноразмерных зерен к аморфизации.
Серия докладов была посвящена исследованию свойств двумерного материала — графена. Взаимодействие ионов с двумерными материалами существенно отличается от взаимодействия с объемными материалами. Модель парных столкновений, с успехом применяющаяся для моделирования процессов в объемных материалах, не может быть применена для двумерных материалов. Приведенные расчеты основывались на теории функционала плотности. Показано, что графен остается стабильным при достаточно большой концентрации вакансий. При бомбардировке частицами бора или азота с энергией порядка 50 эВ возможна замена атомов углерода на бомбардирующий атом. Бомбардировка ионами инертных газов позволяет осуществлять модификацию структуры поверхности.
Были представлены интересные работы по возникновению волнообразного микро- и нано-рельефа при бомбардировке ионами инертных газов поверхности полупроводников. Исследовалось влияние угла падения частиц и температуры облучения на формирование структуры, а также
влияние дополнительного потока металлических примесей. Показано, что развитие рельефа происходит при углах падения больше 60°. Развитию рельефа способствует дополнительный поток примесей, хорошо растворимых в кремнии и образующих силицид. Слишком большой поток примесей может приводить к подавлению роста рельефа. Кроме того, развитию волнообразного рельефа способствует повышение температуры мишени (>600 К для кремния), когда облучение не приводит к аморфизации поверхности.
Получены полезные результаты по формированию наноструктурированных покрытий при осаждении атомов кремния, распыленных ионным пучком, на подложку, установленную под скользящим углом к распыляемой мишени. Продемонстрировано разнообразие нанорельефа получаемых поверхностей в зависимости от угла, под которым расположена подложка, и скорости вращения подложки. При изменении угла меняется наклон растущих зерен, добавление вращения позволяет получать винтовую структуру покрытия.
Значительный интерес по-прежнему представляет использование узких ионных пучков шириной в несколько микрометров, которые удается получать при использовании диэлектрических капилляров. Эта методика обеспечивает управление и транспортировку пучка без дополнительных затрат энергии. При энергии в несколько мегаэлектронвольт такие пучки могут быть направлены в жидкую среду через тонкое окно толщиной в несколько микрометров. Показаны широкие возможности для применения данной методики в биотехнологиях для изучения радиационного воздействия на живые клетки.
Большие успехи достигнуты в области моделирования методом молекулярной динамики. Показаны широкие возможности метода для изучения воздействия ионов на различные материалы, включая органические. Для полиэтилена получены пороговые значения энергии образования различных дефектов, а также показаны механизмы образования молекулярного водорода и углеводородов в ходе распыления.
Исследовалось воздействие быстрых тяжелых частиц на полупроводники. Показано, что интенсивное выделение энергии в ходе торможения частиц приводит к наноструктурированию приповерхностного слоя. Проведено моделирование процесса трансформации формы сферических на-ночастиц вдоль направления облучения. Отмечается, что для данного эффекта важен исходный размер наночастиц. Слишком маленькие частицы либо растворяются в решетке, либо остаются сфе-
XXI МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
5
рическими. Также важно достижение температуры плавления частицы в ходе облучения.
Проводилось обсуждение вопросов взаимодействия плазмы с поверхностью применительно к термоядерным установкам. Изучался захват изотопов водорода в радиационных дефектах, созданных ионами вольфрама с энергией в несколько мегаэлектронвольт для имитации нейтронного облучения. Показано, что в ходе облучения создается большая концентрация ловушек (до 1 ат. %) для водорода с высокой энергией связи. В случае нейтронного облучения такие ловушки будут образовываться по всему объему материала, что приведет к повышенному накоплению изотопов водорода.
Обсуждалось влияние примеси кислорода на накопление и удаление изотопов водорода из нержавеющей стали при атомарном или ионном облучении. Показано, что наличие примеси кисло-
рода в составе падающих на поверхность частиц приводит к образованию молекул воды на поверхности, что ускоряет выход водорода из объема материала.
На заключительном заседании конференции была отмечена интеграция исследовательских групп из различных стран для решения актуальных научных и прикладных задач, что нашло отражение в большом количестве совместных докладов, в том числе с участием студентов и аспирантов.
Участники конференции благодарили ученых МГУ, СПбГПУ, НИЯУ МИФИ, ЯрГУ, МАИ, МАТИ и ПТМ РАН за организацию конференции на высоком современном уровне. Следующая XXII Международная конференция "Взаимодействие ионов с поверхностью" ВИП-2015
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.