Обсудим наиболее важные моменты торможения и распределения ионов, а также распределения радиационных дефектов.
Как мы уже говорили, при относительно низких энергиях, наиболее существенную роль играют два основных эффекта: 1) упругое соударение с ядрами и 2) неупругое соударение с электронами.
Допущение о том, что оба процесса не зависимы друг от друга, позволяет записать следующее выражение для потерь на единицу пути:
. (11.1)
Если величины Sn(E) и Se(E) известны, то пробег может быть вычислен следующим образом:
, (11.2)
где R – средняя общая длина пути частицы с начальной энергией E в аморфном теле.
11.1.1. Ядерное торможение (упругое взаимодействие с атомами мишени)
, (11.3)
, (11.3a)
(11.4)
ds = 2πpdp – дифференциальное сечение dзаимодействия, p – прицельный параметр
E” – кинетическая энергия, передаваемая движущимися атомами атомам мишени.
(), (11.5)
, , (11.6)
. (11.7)
В ЛШШ теории используется экранированный Кулоновский потенциал в виде , (11.8)
где - функция экранирования, - параметр экранирования (по порядку величины равный боровском радиусу ).
Линхард и Шарф использовали потенциал в степенной форме:
, (11.9)
Простой аналитический вид зависимости получается из S=1 и 2. При S = 1 мы имеем кулоновский потенциал, при столкновение передаётся большое количество энергии, а при S = 2 мы имеем обратноквадратичный потенциал и при столкновении передаётся малое количество энергии. Наилучшее же совпадение получается в модели Томаса-Ферми. Это модификация той модели, что мы рассмотрели. Величина а находится как решение дифференциального уравнения
. (11.10)
Она определяется следующим выражением
, (11.11)
а0 – радиус Бора (а0 = 0,53Å)
С помощью этого потенциала Линхард, Шарф и Шиотт рассчитали дифференциальное сечение для ядерного торможения, введя безразмерные пробег, энергию и параметр рассеяния:
(11.12)
, (11.13)
, (11.14)
где (А1 и А2 – атомные массы иона и мишени). Они получили универсальное соотношение для сечения торможения Sn (или удельных потерь энергии). Это соотношение справедливо для всех комбинаций ион-мишень и в принятых единицах величина Sn безразмерна.
Таблица 11.1.
Значения энергий E1,E2,E3 (см. Рис. 11.1) для различных комбинаций ион-мишень
мишень Ион |
E1,кэВ |
Е2, кэВ |
Е3, кэВ |
||||||
Si |
Ge |
Sn |
Si |
Ge |
Sn |
Si |
Ge |
Sn |
|
B |
3 |
7 |
12 |
17 |
13 |
10 |
3·103 |
||
P |
17 |
29 |
45 |
140 |
140 |
130 |
3·104 |
||
As |
73 |
103 |
140 |
800 |
800 |
800 |
2·105 |
||
Sb |
180 |
230 |
290 |
– |
– |
– |
6·105 |
||
Bi |
530 |
600 |
700 |
600 |
600 |
600 |
2·106 |
Для тяжелых ионов все энергии слабо зависят от сорта мишени.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.