Увеличение плотности дислокаций и точечных дефектов влияет не только на механические, но и на другие физические свойства кристаллов. Изменяются оптические свойства, повышается электросопротивление (вследствие появления дополнительных центров рассеяния электронов), увеличивается скорость диффузии и т. д.
Ионная бомбардировка, наряду с увеличением плотности точечных дефектов в тонком поверхностном слое материала, может вызывать изменение плотности дислокаций на значительной глубине [11], а также инициировать процессы, сопровождающиеся изменением типа кристаллической структуры мишеней, распространяющиеся от поверхности в объем вещества [6, 9].
4. УСПЕХИ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ
Этот раздел, безусловно, не ставит своей целью дать полный обзор всех приложений метода ионной имплантации, что в настоящее время сделать практически невозможно. Попытаемся лишь на нескольких типичных примерах проиллюстрировать принципиально новые возможности ионной имплантации и некоторые ее преимущества перед традиционными методами.
Итак, облучение ускоренными ионами приводит к образованию большого количества радиационных дефектов в тонком поверхностном слое вещества и вызывает изменение химического состава этого слоя как за счет внедрения ионов (ионное легирование), так и за счет изменения концентрации химических элементов, входящих в состав самих мишеней (если они состоят из двух или более компонентов). Последнее, как отмечалось, происходит вследствие селективного распыления поверхностного слоя бомбардирующими ионами и селективной радиационно-усиленной диффузии. Кроме того, образование радиационных дефектов и изменение химического состава стимулируют протекание вторичных процессов [8], таких как образование новых кристаллических фаз, формирование аморфных слоев, микропор и т.д. Это приводит к изменению физических свойств материалов. Необходимо учитывать также роль высоких статических напряжений, возникающих при внедрении примеси, а также роль динамических послекаскадных процессов, приводящих, к образованию и распространению микроударных волн (см. [6,9,12]), что существенно повышает глубину воздействия на строение и свойства материалов.
Ионная имплантация как способ поверхностной обработки материалов имеет следующие преимущества перед традиционными методами:
1) любой химический элемент может быть введен в любое вещество, даже если он абсолютно не растворим в нем в равновесных условиях;
2) глубина проникновения и концентрация внедряемой примеси строго контролируемы;
3) низкая температура процесса (по сравнению с обычным сплавлением или легированием из расплава);
4) возможность формирования на поверхности высокодефектных неравновесных структур с необычными свойствами (в частности, возможно получение аморфного состояния);
5) высокая экологическая чистота технологического процесса, легко воспринимаемого промышленностью (процесс осуществляется в вакууме, отсутствуют вредные химические выбросы, наведенная радиоактивность; стенки камер современных имплантеров полностью поглощают относительно слабо интенсивное тормозное рентгеновское излучение);
6) отсутствие изменения размеров обрабатываемых деталей (в связи с этим ионную имплантацию можно использовать для финишной обработки изделий, иногда ее называют суперфинишной).
К недостаткам метода следует отнести:
1) малую толщину модифицируемого слоя;
2) наличие геометрической тени (т.к. ионы распространяются прямолинейно) и, следовательно, невозможность обработки скрытых поверхностей.
Последний недостаток в значительной степени преодолевается путем использования специально разработанных методов имплантации из плазмы, в которую помещаются изделия сложной формы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.