مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
منبع:راسخون
آمورف شدن
بمباران یونی جامدهای کریستالی تحت شرایط خاص، می تواند باعث ایجاد بی نظمی کامل در برد بلند شود. این پدیده، آمورف شدن نامیده می شود. مطالعات تجربی و تئوری مختلفی بر روی آگاهی یافتن از مکانیزم های فیزیکی و شیمیایی آمورف شدن در مواد مختلف، انجام شده است. در بخش های بعدی در مورد انواع آمورف شدن ها بحث می کنیم. این آمورف شدن ها به صورت محلی در نواحی پر دانسیته ی آبشارهای حاصل از برخورد، ایجاد می شوند. در این مورد، با افزایش دوز یونی، آمورف شدن کل لایه ی نزدیک به سطح از طریق تجمع یون های منفرد در نقاط کاملا آمورف، ایجاد می شود. این مسئله برخی اوقات آمورف شدن غیر هموژن نامیده می شود.آمورف شدن کل لایه ی نزدیک به سطح همچنین در زمانی رخ می دهد که نقاط آمورف پایدار در آبشارهای برخوردی تشکیل نشود. در این موارد، با افزایش تابش، وقتی غلظت عیوب شبکه ای پایدار تشکیل شده به دلیل برخورد شبکه، افزایش یابد، انرژی آزاد مواد معیوب ممکن است بیشتر از انرژی آزاد فاز آمورف شود. این مورد برخی اوقات، آمورف شدن هموژن نامیده می شود. ایجاد تخریب می تواند اغلب با مدل هم پوشانی عیوب توصیف شود. این مدل در سال 1970 توسعه یافته است. این مدل هم پوشانی فضایی نواحی با ساختار کریستالی بی نظم را در نظر گرفته است. این فرض شده است که یک هم پوشانی فضایی از نواحی بی نظمی برای آمورف شدن کامل شبکه ای، مورد نیاز است. آنالیز کمی نمودارهای تخریب- دوز تجربی یبا این مدل، اطلاعاتی در مورد تعداد هم پوشانی های مورد نیاز برای آمورف شدن کامل و اندازه ی مؤثر نقاط آمورف، ارائه می دهد.
از این مسئله گاها چشم پوشی می شود که آمورف شدن القا شده بوسیله ی باریکه ی یونی تنها برای مواد معینی تحت گستره ی باریکی از شرایط تابش یونی، اتفاق می افتد. در حقیقت، بسیاری از جامدهای کریستالی حتی بعد از بمباران یونی نیز آمورف بودن خود را حفظ می کنند. این مسئله حتی بعد از تابش یون های سنگین با انرژی در حد کیلو الکترون ولت و با دوز بالا، نیز رخ می دهد. علاوه بر این، حتی موادی که در دمای اتاق (و اعمال باریکه های یونی سنگین)، دارای آنیل دینامیک اندکی هستند و به سهولت با اعمال دوزهای یونی متوسط، تحت اثرات آنیلینگ دینامیک قرار می گیرند و با اعمال تابش یونی در دماهای بالا یا اعمال یون های نوری (حتی برای دوزهای یونی بزرگ) نیز آمورف نمی شوند.
در دهه ی گذشته، بسیاری از مطالعات بر روی آگاهی یافتن از اثر پارامترهای مواد بر روی قابلیت آمورف شدن بواسطه ی اعمال تابش یونی، تمرکز یافته است. به هر حال، بیشتر تلاش های تحقیقاتی بر روی مستعد بودن مواد برای آمورف شدن در دمای اتاق، تمرکز دارد و اثر دینامیکی شرایط تابش مانند دمای زیرلایه، دانسیته ی آبشارها، سرعت ایجاد جابجایی های اتمی، مجاورت منابع مصرف عیوب مانند سطح مشترک و سطوح، اثرات شیمیایی نمونه های تحت القا شده برای رژیم های دوز بالا و عدم توازن های استوکیومتری القا شده بواسطه ی یون، در نظر گرفته نشده است.
معیارهای زیر برای مستعد بودن مواد برای آمورف شدن القا شده با فرایندهای تابش یونی، عبارتند از: 1) نوع پیوند، نسبت دمای کریستالیزاسیون به دمای ذوب، 3) اتصالات ساختاری، 4) تفاوت های آنتالپی یا انرژی آزاد میان فازهای کریستالی و آمورف، 5) یک ترکیب تجربی از چندین پارامتر دیگر و 6) انرژی پیوند. به هر حال، معیار اتصال ساختاری توانایی توصیف تفاوت های زیاد در قابلیت استعداد زیاد برای آمورف شدن، که در برخی سیستم ها مشاهده شده است، را ندارد. علاوه بر این، یک آنالیز کمی بر اساس 1) نسبت دمای کریستالیزاسیون به دمای ذوب یا 2) تفاوت های آنتالپی یا انرژی آزاد، مشکل است زیرا آنتالپی ها، انرژی آزاد و دماهای کریستالیزاسیون برای بسیاری از مواد هم اکنون شناخته شده نیست. در نهایت، بر اساس معیار نوع پیوند، آمورف شدن القا شده با یون، باید در جامدهایی رخ دهد که میزان یونی بودن پیوند آنها کمتر از 0.47 باشد؛ در حالی که جامدهایی که دارای پیوند یونی هستند یا میزان یونی بودن پیوند آنها بالاتر از 0.6 باشد، حتی بعد از بمباران با دوزهای بالای یونی، نیز کریستالی باقی می مانند. مواد با پیوند یونی که در آنها خصلت یونی بین 0.47 تا 0.6 باشد، پایداری ساختاری متغیری تحت بمباران یونی، از خود نشان می دهند. بدبختانه، بسیاری از مواد در گروه آخر قرار دارند و میزان خصلت یونی آنها بین 0.47 تا 0.6 می باشد.
این مسئله نیز باید تذکر داده شود که مکانیزم های فیزیکی اتفاق افتاده در معیار نوع پیوند، به خوبی فهمیده نشده است. این پیشنهاد شده است که یک افزایش در انرژی الکترواستاتیک مربوط به بی نظمی، با افزایش تمایل یونی ایجاد می شود و صلبیت چرخش کوالانسی ممکن است بر روی معیار خصلت یونی بودن، اثر بگذارد. خصلت یونی بالا همچنین حدف شدن عیوب را با استفاده از کاهش سد انرژی در فرایند برهمکنش یونی، تسهیل می کند.
علاوه بر این، میزان آنیلینگ دینامیک و مستعد بودن برای تبدیل شدن به فاز آمورف برای برخی از سیستم ها با انرژی پیوندهای شیمیایی موجود در جامد، قابل مقایسه است. این موردی است که حداقل برای آلیاژهای نیمه رسانای گروه های 3 تا 5 اصلی جدول تناوبی مانند AlGaN، InGaN و AlGaAs مشاهده می شود. این یافته های تجربی می تواند با توجه به ایجاد تخریب های تابشی مربوط به تشکیل عیوب شبکه ای (ایجاد شده به دلیل شکسته شدن پیوندهای و سازماندهی مجدد آنها)، توصیف شود. این انتظار وجود دارد که فرایندهای آنیلینگ دینامیک شامل حذف عیوب، در یک سیستم با بازده انرژی بالاتر، مٍؤثرتر خواهد بود. علت این مسئله بازیابی پیوندهای شکسته شده، تخریب شده و غیر استوکیومتریکی است که به صورت بالستیکی بواسطه ی تابش باریکه ی یونی، ایجاد شده است. به هر حال، اگرچه بازده آنیلینگ دینامیک در این آلیاژها با انرژی پیوندهای شیمیایی، قابل مقایسه است، تغییرات ایجاد شده در پارامترهای دیگر، می تواند همچنین مسئول ایجاد تغییرات در رفتار تخریبی ماده، باشد. برای مثال، انرژی های فعال سازی برای مهاجرت های مختلف عیوب و فرایندهای برهمکنشی می تواند همچنین به صورت چشمگیری بر روی تخریب های ایجاد شده، اثرگذار باشد. علاوه بر این، جدایش های ممکنه در برخی عناصر (مانند In و Al در این آلیاژها)، که در طی فرایند بمباران یونی، رخ می دهد، می تواند بر روی ساختار پایدار بی نظمی های ایجاد شده در شبکه، اثر بگذارد. از این رو، اگر چه انرژی پیوند یک رویه ی شفاف در بازده آنیلینگ دینامیک در سیستم های آلیاژی اشاره شده در بالا، ارائه می دهد، آگاهی یافتن بیشتر در زمینه ی مکانیزم های فیزیکی کنترل کننده ی آنیلینگ دینامیک در این نیمه رساناها نیازمند داشتن اطلاعات در زمینه ی مهاجرت عیوب و فرایندهای برهمکنشی آنهاست.
تورم و متخلخل شدن
یک ترکیب از فراینداهای بالستیکی و نفوذی می تواند موجب ایجاد اثرات ماکروسکوپیک غیر عادی در برخی جامدهای در معرض تابش یونی قرار گرفته، شود. تورم و ایجاد تخلخل، یکی از این فرایندهاست. شکل 1 تورم و تخلخل ایجاد شده بواسطه ی تابش یون در GaSb و GaN را نشان می دهد. یک چنین اثراتی در نیمه رساناهای Ge، InSb، GaSb، GaN و AlGaN مشاهده شده است. مواد زیاد دیگری دارای این خصلت هستند و تحت تابش متورم می شوند. به هر حال، برای تمام مواد مورد مطالعه (Ge، InSb، GaSb، GaN و AlGaN)، انبساط حجمی تنها چند درصد است زیرا در تابش یونی این مواد، ساختارهای متخلخل تشکیل نمی شود.
اثرات تهیج الکترونی
برای انرژی های یونی مخصوصا یون های مورد استفاده برای القای یونی (یعنی یون های با انرژی کمتر از 1 مگا الکترون ولت)، عیوب شبکه ای در بیشتر جامدهای مقاوم در برابر تابش اشعه، به عنوان نتیجه ای از برخوردهای هسته ای، ایجاد می شود، در حالی که فرایندهای اتلاف انرژی الکترونی دارای نقش اندکی در تشکیل عیوب دارند. در حقیقت، در مورد تابش با یون های با انرژی کیلو الکترون ولت، سطح تهیج الکترونی کمتر از 1 کیلو الکترون ولت بر نانومتر است. یک چنین اتلاف اندک در مواد مقاوم در برابر تجزیه ی تابشی و بیشتر نیمه رساناها، به طور نمونه وار نتیجه ای از تشکیل عیوب شبکه ای نمی باشد و تهیج الکترونی به صورت حرارت آزاد می شود.سطح تهیج الکترونی به طور تدریجی با افزایش انرژی یونی و عدد اتمی، افزایش می یابد. اتلاف انرژی الکترونی در مورد یون های سنگین با انرژی چند صد مگا الکترون ولت، می تواند به چند ده کیلو الکترون ولت بر نانومتر، برسد. در این رژیم بمباران که رژیم بمباران یون سنگین و با سرعت بالا (SHI)، نامیده می شود، تهیج الکترونی شدید اغلب می تواند نتیجه ای از تشکیل عیوب شبکه ای پایدار و کندوپاش سطحی ساختگی، باشد.
مطالعات قبلی زیادی بر روی اثرات ایجاد شده بواسطه ی SHI در جامدهای مختلف، انجام شده است. این فهمیده شده است که بمباران SHI پلیمرهای مختلف و مواد عایق، موجب تشکیل مسیرهای پنهان می شود. چنین مسیرهایی نقاط تخریب دیده ی لوله ای مانند (پیوسته و غیر پیوسته) هستند که در طول مسیرهای حرکت یونی، ایجاد می شود. تجربیات بدست آمده بر روی تشکیل این مسیرها، نشان داده است که فرایندهای تشکیل این مسیرها، غیر خطی هستند. در حقیقت، این مسیرها تنها زمانی ایجاد می شود که سطح تهیج الکترونی از یک مقدار آستانه، بیشتر شود.
وقتی فرایندهای اتلاف انرژی یون های پر انرژی، به طور مناسب مورد مطالعه قرار گیرد، تغییرات در رفتار تشکیل این مسیرها در مواد مختلف، بوسیله ی فرایندهای پراکنده کننده ی انرژی، تعیین می شود. چندین مدل برای توصیف انتقال انرژی تهیج الکترونی در حرکت های اتمی، توسعه یافته است که این مدل برای توصیف تشکیل مسیرها در مواد جامد کریستالی، مورد استفاده قرار می گیرند. مدل های فیزیکی اصلی عبارتند از مدل میخکوب شدن گرمایی، انفجار کلمبی و ناپایداری ماده در سطوح بالای تهیج الکترونی.
در مدل میخکوب شدن گرمایی، الکترون های تهیج یافته، انرژی خود را از طریق مزدوج شدن الکترون- فونون به اتم ها انتقال می دهند. مقدار انرژی ذخیره شده در حجم میخکوب شده ی گرمایی، می تواند بزرگ باشد و دمای میخکوب شدن می تواند به طور قابل توجهی از دمای ذوب ماده نیز فراتر رود. از این رو، یک ناحیه ی شبه مایع (شبه مذاب)، در حوالی مسیر حرکت یونی، ایجاد می شود. سرد شدن سریع متعاقب این نواحی گرم شده، موجب تشکیل مسیرهای آمورف می شود. البته در صورتی این مسیرهای آمورف تشکیل می شود که سرعت سرد کردن برای تشکیل بخش آمورف، مناسب باشد. ری کریستالیزاسیون ناقص می تواند موجب تشکیل مسیری آسیب دیده شود نه مسیر آمورف. یک مکانیزم جایگزین برای تشکیل مسیر، که به میخکوب شدن گرمایی وابسته است، تغییر شکل پلاستیک است که به دلیل فشار بالای ایجاد شده در حوالی مسیرهای یونی، ایجاد می شود. در حقیقت، حرارت دهی موادی که دارای مسیر هستند، موجب می شود تا انبساط حرارتی و تنش های گرمایی در ماده ایجاد شود. بدون استفاده از مدل احتراق کلمبی، یک دانسیته ی بالا از بار مثبت در هسته ی مسیرها، موجب می شود تا دافعه ای بین اتم ها ایجاد شود و این مسئله منجر به حرکت های اتمی و تشکیل مسیر می شود. در نهایت، با توجه به مدل آزادسازی شبکه، تهیج های الکترونی شدید، موجب تضعیف پیوندهای کوالانسی و ایجاد نیروهای دافعه میان اتم ها می شود. این مسئله منجر به آرایش مجدد اتمی و تشکیل مسیرهای فوق الذکر می شود.
تشکیل مسیر در مواد عایق عموما با استفاده از روش انفجار کلمبی، توصیف می شود که این روش دارای تأییدات تجربی نیز هست. مسیرهای ایجاد شده در نیمه رساناها به خاطر تشکیل میخکوب های حرارتی، ایجاد می شوند. این باید تذکر داده شود که به هر حال، شواهدی مستقیمی وجود ندارد که بوسیله ی آنها تشکیل میخکوب های حرارتی در طول مسیرهای SHI در نیمه رسانا، تأیید شود. Miotello و Kelly یک بحث جزئی بر روی مشکلات موجود در زمینه ی استفاده از روش میخکوب گرمایی برای توصیف تشکیل مسیرهای پنهان در جامدات ( تحت بمباران SHI)، ارائه کرده اند. آنها این مسئله را ذکر کرده اند که به دلیل انرژی های کینتیکی بالای موجود در الکترون های پوسته های داخلی تهیج یافته بوسیله ی SHI، یک بخش بزرگ از این انرژی صرف حرکت سریع ذرات می شود. از این رو، وجود میخکوب های گرمایی در طول مسیرهای منحنی SHI، بوسیله ی مسیرهای منحنی یونی، واضح نمی باشد. این محتمل است که در جامدات مختلف، مکانیزم های فیزیکی مختلف مسئول تشکیل مسیرها باشند.
همچنین یک اشتراک میان فرایندهای فیزیکی اتفاق افتاده در جامدات، در طی دو نوع تهیج ظاهرا متفاوت، بوجود می آید. این تهیج ها عبارتند از تابش با SHI و تابش با یون های بسیار باردار (SHCI). تابش با SHCI همچنین موجب تهیج محلی بسیار شدید در زیر سیستم های الکترونی می شود که این مسئله به دماها و فشارهای بالا، مربوط می شود. در هر دو مورد، آزادسازی تهیج های شدید می تواند نتیجه ای از پدیده های غیر تعادلی مختلف باشد. این پدیده شامل تشکیل عیوب پایدار شبکه ای، تغییرات در دانسیه ی مواد، استحاله های فازی، و فرسایش ماده، می باشد. این مسئله را نیز باید تذکر دهیم که برای هر دو مورد، مدل های یکسانی باید برای توصیف تشکیل عیوب مورد استفاده قرار می گیرد.
به هر حال، تفاوت های قابل توجهی در تهیج الکترونی و فرایندهای رهاسازی، در طی تابش SHI و SHCCI وجود دارد. به طور خاص، نزدیکی سطح نمونه برای SHCI در تماس با نفوذ SHI ها با محدود کردن مسیرهای ایجاد شده با SHI، می تواند یک نقش مهم ایجاد کند. از این رو، اگرچه پدیده های فیزیکی مشابهی در جامدات تحت تهیج الکترونی، رخ می دهد، انتقال روش های تئوری و عملی میان این زمینه های تحقیقاتی، ضرورتا آسان نمی باشد.
یکی دیگر از پدیده های غیر عادی ایجاد شده با SHI، نظارت ارزشمند (جریان پلاستیک آن- ایزوتروپیک در جامدات آمورف) است. برخی اوقات، این اثر نیز اثر چکش کاری یونی است و از دهه ی 1980 تاکنون شناخته شده است. جریان پلاستیک در جهتی رخ می دهد که عمود بر باریکه ی یونی است و از این رو فرایند حالت چکش داری دارد. تغییرات در دانسیته ی ماده به طور نمونه وار، در طی جریان پلاستیک، ناچیز است. اثر چکش کاری یونی به تنش های گرمایی ایجاد شده بوسیله ی میخکوبی گرمایی (ایجاد شده در طول مسیرهای یونی)، مربوط می شود. این پدیده اخیرا برای اصلاح شکل نانوساختارها مورد استفاده قرار گرفته است.
در نهایت، یک توضیح باید بر روی فرایندهای تجزیه ی تشعشعی داده شود که بتواند منجر به تشکیل جابجایی های اتمی شود (حتی زمانی که سطح تهیج الکترونی در مقایسه با بمباران با SHI و SHCI، پایین باشد). در فرایندهای تجزیه ی تشعشعی، انرژی آزاد شده در طی آزادسازی الکترونی، به حرکت اتمی تبدیل می شود و منجر به ایجاد برش یا کلیواژ بر روی پیوندهای شیمیایی می شود. فرایندهای تجزیه ی تشعشعی، در بسیاری از مواد عایق و پلیمرها، مشاهده شده است. به هر حال، این اثرات، به طور خاص در تمام فلزات و بیشتر نیمه رساناها، ناچیز است. اثرات تجزیه ی تشعشعی عموما برای مواردی که در آن بمباران با یون های سنگین با انرژی های در حد کیلو الکترون ولت، انجام می شود، مورد مطالعه قرار نگرفته است اما برای تابش با باریکه ی الکترونی با انرژی نسبتا پایین و فوتون ها، این مطالعات انجام شده است. این مسئله به طور جزئی به دلیل این حقیقت اتفاق می افتد که در طی بمباران یونی عایق ها و پلیمرها، اثرات تجزیه ی تشعشعی رخ می دهد. یک چنین فرایندهایی اغلب در زمانی که تولید قابل توجهی از عیوب در ماده ایجاد می شود، ناچیز است.
کاربردها
در این بخش، ما به صورت خلاصه در مورد کاربردهای کنونی باریکه های یونی برای فرآوری گروه های مختلف مواد، صحبت می کنیم. تمرکز ما در درجه ی اول بر روی فرآوری نیمه رساناها با استفاده از باریکه های یونی، تمرکز داریم زیرا بیشتر کاربردهای فنی القای یونی در زمینه ی تکنولوژی نیمه رساناست.نیمه رساناها
در تولید وسایل نیمه رسانا، بمباران یونی بیان کننده ی یک ابزار فرآوری جذاب می باشد. این ابزار در دوپ کردن ناحیه ی انتخاب شده، ایزولاسیون الکترون ها، اچ کردن خشک، در هم آمیختن چاه پتانسیل، برش یونی، نانوساخت و گاززدایی کردن، کاربرد دارد. دوپ کردن متداول ترین روش برای کاشت یون در داخل بخش های نیمه رساناست. در این فرایند، خواص الکتریکی، نوری و مغناطیسی مواد میزبان با کاشت ناخالصی ها در ماده، تغییر می کند. مزیت های کاشت یونی نسبت به سایر روش های دوپ کردن عبارتست از کنترل عالی بر روی پروفایل عمقی و غلظت مواد دوپ کننده و امکان دوپ کردن انتخابی یک ناحیه، است. این روش در جاهایی استفاده می شود که سایر روش های بر پایه ی نفوذ، قابل استفاده نباشند. محدودیت اصلی کاشت یونی به اثرات معکوس عیوب ایجاد شده در شبکه، مربوط می شود. یک مرحله ی آنیل بعد از کاشت یونی، به طور نمونه وار برای ترمیم کریستالینیتی شبکه و فعال کردن دوپانت ها، ضروری است.تابش یونی تحت شرایط مناسب، می تواند مقاومت نیمه رسانا را افزایش دهد و از این رو، می تواند برای عایق کاری نواحی خاصی از وسایل، مورد استفاده قرار گیرد. این اعتقاد وجود دارد که تخریب ایجاد شده بوسیله ی تابش (ایزوله شدن عیوب) یا نمونه های کاشت شده (ایزوله شدن شیمیایی)، مکانیزمی است که مسئول ایزوله شدن الکتریکی نیمه رسانا می شود. اطلاعات بیشتر در زمینه ی ایزوله شدن الکتریکی القا شده بوسیله ی تابش یونی، برای نیمه رساناهای مختلف می تواند در جاهای دیگر دیده شود.
یکی دیگر از روش های بر پایه ی تابش یونی، اچ کردن خشک است. این فرایند برای زدایش لایه به لایه و کنترل شده ی مواد، مورد استفاده قرار می گیرد. متداول ترین روش، روش اچ کردن یونی رآکتیو (RIE) است. در این روش، سطح نمونه ها با یون بمباران می شود و ماده با روش کندوپاش و زدایش، از سطح خارج می شود. اجزای شیمیایی فرایند RIE، محصولات فرار می باشد که از بمباران اتم های هدف، ایجاد می شود، در حالی که اجزای فیزیکی RIE، به دلیل فرایند کندوپاش یونی حاصل از برخورد، ایجاد می شود. مطالعات زیادی بر روی یافتن پارامترهای مناسب برای بهینه سازی اچ کردن خشک نیمه رساناها، انجام شده است.
تابش یونی می تواند همچنین برای مخلوط کردن چاه کوانتمی مورد استفاده قرار گیرد. این فرایند، از تابش ساختارهای چاه کوانتمی با یون های سبک پر انرژی، تشکیل شده است. در این روش تابش این یون ها موجب رقیق شدن آبشارهای برخورد و ایجاد عیوب نقطه ای می شود. تابش یونی با آنیل کردن گرمایی همراه است و با اعمال این فرایند، عیوب نفوذ می کند و موجب می شود تا اتم ها از طریق سطح مشترک چاه کوانتمی مخلوط شوند. یک چنین مخلوط شوندگی موجب ایجاد تغییر در پروفایل های پتانسیل چاه کوانتمی از شکل مربعی به شکل مدور می شود.
یکی دیگر از کاربردهای جالب توجه بمباران یونی بر پایه ی تشکیل عیوب حجمی باز در خارج بخش فعال وسیله می باشد. بیشتر تحقیقات انجام شده در این زمینه، بر روی سیلیکون انجام شده است. یک چنین عیوب بازی می تواند با استفاده از تابش یونی با دوز بالا با یون های سیلیکون، ایجاد می شود. استفاده از یون سیلیکون موجب می شود تا استوکیومتری حفظ گردد اما تهی جاهای اضافی در نزدیکی سطح ایجاد گردد. عیوب با حجم باز می تواند همچنین با استفاده از تابش یون های هیدروژنی ایجاد شوند. بعد از اعمال تابش یونی با یون های هیدروژنی، عملیات آنیلینگ گرمایی بر روی نمونه ها انجام می شود و در طی این فرایند، گاز هیدروژن تولید می شود. این گاز هیدروژن در طی مرحله ی آنیلینگ اضافی به حباب تبدیل می شود و حفر ات خالی در آنها ایجاد می شود. این عیوبی حجمی باز می تواند برای زدایش ناخالصی های فلزی مورد استفاده قرار گیرد.
برش یونی یک کاربرد نامتعارف از تابش یونی است. این روش از تابش یون هیدروژن با دوز بالا تشکیل شده است. این روش، روشی مناسب برای انتقال لایه های صفحه ای نازک بر روی زیرلایه های دیگر است. برش یونی برای تعداد زیادی از نیمه رساناها مانند Si، Ge، GaAs، InP، SiC، الماس و GaN مورد استفاده قرار گرفته است. این فهمیده شده است که نیمه رساناهای مختلف به تابش یونی، واکنش های مختلفی نشان می دهند.
در نهایت، گزارش های متعددی در مورد استفاده از بمباران یونی برای تولید نانوساختارهای مختلف، ارائه شده است. این گزارشات عبارتند از 1) کاشت دوز بالای ناخالصی ها، 2) تشکیل نانوساختارهای سطحی در طی کندوپاش یونی.
عایق های و پلیمرهای غیر آلی
اثرات بمباران یونی بر روی خواص مختلف پلیمرها با استفاده از تحقیقات انجام شده در دهه های اخیر، مورد بررسی قرار گرفته است. بشتر بررسی ها بر روی خواص الکتریکی، نوری و مکانیکی این مواد تمرکز دارد. رسانایی الکتریکی، دانسیته ی نوری و سختی بیشتر پلیمرها، بعد از دریافت تابش های یونی، افزایش می یابد. یک چنین تغییرات حاصل از تابش یونی، اغلب به دلیل اثرات فرایندهای اتلاف انرژی الکترونی، حاصل می شوند. به عنوان مثال، در شکل 3 ، وابستگی سختی(شکل 3a)، مدول یانگ (شکل 3b) و استحکام کششی (شکل 3c) به دوز یونی برای یک پلی ایمید نشان داده شده است. این پلیمر با یون های هیدروژن، هلیوم و کربن 12، تحت بمباران قرار گرفتند. در شکل 3 دیده می شود که برای تمام این گونه های یونی، بمباران موجب افزایش سختی و مدول یانگ با کاهش استحکام کششی می شود. شکل 3 همچنین نشان می دهد که با افزایش جرم یونی، تغییرات در خواص مکانیکی برای دوزهای یونی پایین تر، مشاهده شده است.سایر کاربردهای تابش یونی برای پلیمرها و عایق ها عبارتند از بهبود چسبندگی لایه بر روی زیرلایه های مختلف، ردیابی یونی با تشکیل نانوتخلخل های با نسبت طول به قطر بالا ( برای استفاده در غشاء ها و فیلترها)، اصلاح خواص نوری و تولید امیترهای میدانی، می باشد. برای عایق های سرامیکی، مانند زیرکونیای پایدار شده با ایتریا، تابش نوترون یا یون های مختلف ممکن است موجب افزایش رسانایی گرمایی شود. رسانایی گرمایی یک خاصیت مهم برای سلول های سوختی اکسید جامد می باشد.
فلزات
فرآوری فلزات با استفاده از باریکه های یونی توجه کمتری را نسبت به فرآوری سایر مواد با استفاده از این روش، به خود اختصاص داده است. این مسئله در درجه ی اول به خاطر این حقیقت رخ داده است که دوزهای یونی قابل توجهی برای اصلاح خواص فلزات ضروری است.ملاحظات قابل توجه
هدف از این مقاله، معرفی گستره ی وسیعی از پدیده های اساسی است که در هنگام بمباران یونی جامدات، در آنها ایجاد می شود. ما کاربردهای اساسی باریکه های یونی را برای فرآوری گروه های مختلفی از مواد، معرفی کرده ایم.استفاده از این روش ها به عنوان یک ابزار مناسب در دست محققین می تواند آنها را برای ساخت ساختارهای نانویی کمک کند.
استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع راسخون بلامانع می باشد
/ج
