少数回衝突機構によるスパッタリング現象への寄与
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概要
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スパッタリングは,薄膜生成,微量分析,イオンエッチングなどに用いられている.スパッタリングの理論的な取り扱いは,固体内での衝突カスケードが十分発達した場合にのみなされており,衝突カスケードが発達しない,低入射エネルギーや軽オン入射の場合は、スパッタリング理論からのずれが考えられる.この理論との違いを評価するために,スパッタリング解析コードACATを用いた.ACATコードはモンテカルロ法と2体衝突近似法を基に,アモルファスターゲットにおけるスパッタリングを解析する.解析結果から,スパッター粒子のエネルギー分布は、軽イオンスパッタリングにおいて理論からのずれが大きくなる.また,角度分布については,固体内での衝突によって入射粒子の運動量がランダマイズされる程度に大きく依存する.The existing theoretical models for sputtering are derived from the general Boltzmann transport equation based on the well developed collision cascade. Experimental results have indicated that the theories describe sputtering phenomenon well in high energy, and nearly unity mass ratio of the projectile to the targetile. However, the collision cascades do not developed well in low-energy and/or light ion injections into metal targets. The reason for observing the deviation from theories is considered in these cases. In order to quantify the deviation, a Monte Carlo simulation code ACAT has been used to calculate sputtering due to low energy and/or light ions incidences. The ACAT code numerically calculates trajectories of atoms colliding in an amorphous target based on the binary collision approximation. The ACAT results have indicated that energy distributions of sputtered atoms were different from Thompson-Sigmund theory due to low-energy light ions incidence.
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