Введение
Глава 1. Разработка метода селективного удаления атомов (СУА) 17
1.1. Реализация радиационных селективных атомных смещений в реакторном графите 20
1.2. Зависимость величины пороговой энергии смещения атомов Ed в реакторном графите от температуры 23
1.3. Физические основы процесса селективного удаления атомов 28
1.3.1. Механическая составляющая процесса селективного удаления атомов 34
1.3.2. Реализация метода селективного удаления атомов поддействием электронного облучения 36
Восстановление висмута из оксида висмута 36
Удаление атомов кислорода из оксида меди 46
1.3.3. Реализация направленных смещений атомов под действием ионного облучения 49
1.3.4. Реализация селективности смещений в случае возможности выбивания нескольких типов атомов под действием ионного облучения 59
1.3.5. Роль диффузионных механизмов в процессе селективного удаления атомов 62
Влияние температуры на протекание процесса СУА 64
Реализация СУА через промежуточные слои 65
Диффузия как основной фактор выхода выбитых атомов 66
1.3.6. Роль химического фактора в процессе селективного удаления атомов 77
1.3.7. Оценка пространственной делокализации зоны изменения химического состава 84
1.3.8. Кинетическая модель протекания процесса СУА 88
1.4. Экспериментальные результаты по реализации процесса СУА
под действием протонного облучения 93
1.4.1. Модификация электрических свойств тонкопленочных материалов под действием ионного облучения 95
1.4.2. Модификация химического состояния атомов в результате воздействия ионного облучения 96
1.4.3. Предельная глубина восстановления материалов под действием ионного облучения 98
1.4.4. Влияние энергии частиц на протекание процессов СУА 104
1.4.5. Возможность реализации процессов СУА в многослойных структурах 105
1.4.6. Общие экспериментальные закономерности, присущие СУА 105
1.4.7. Реализация метода селективного удаления атомов под действием облучения ионами гелия 1 1.5. Сравнение процессов селективного удаления и селективного распыления атомов 110
1.6. Выводы 113
Глава 2. Разработка методов селективного соединения атомов (САС) и селективного замещения атомов (СЗА) 115
2.1. Примеры реализации процесса селективного соединения атомов (САС) 120
2.2. Процесс селективного замещения атомов 124
2.2.1. Примеры реализация процесса СЗА 124
2.2.2. Роль протонной составляющей ионного пучка 128
2.2.3. Роль составляющей окислителя ионного пучка 133
2.2.4. Роль окислителя, поступающего из атмосферы после проведения облучения 134
2.2.5. Схема процесса селективного замещения атомов .139
2.2.6. Влияние восстановительных отжигов на свойства материалов, полученных методом СЗА 141
2.2.7. Временная стабильность свойств материалов, полученных методом СЗА 142
2.3. Выводы 144
Глава 3. Реализация экспериментальных условий проведения ионного облучения 146
3.1. Установка с ВЧ плазменным источником ионов 147
3.2. Плотность ионного тока 149
3.3. Состав ионного пучка 154
3.4. Расчет повреждающей дозы в экспериментах по ионному облучению при создании наноструктур 156
3.5. Влияние спектра падающих частиц на расчет дозы при ионном облучении
3.5.1. Вид спектра ионов плазменного источника 157
3.5.2. Расчет дозы при ионном облучении с учетом спектрального состава пучка 159
3.6. Влияние сопутствующих факторов ионных источников с объемным плазменным разрядом 160
3.6.1. Ультрафиолетовое излучение 160
3.6.2. Особенности низкоэнергетичной области ионного спектра плазменного источника 161 3.7. Возможность реализации изменения плотности потока ионов за счет геометрических факторов 164
3.8. Влияние ионного облучения на маску 168
3.9. Учет теневого эффекта при расчете дозы ионного облучения в процессе создания наноструктур 179
3.9.1. Уменьшение плотности ионного потока для случая цилиндрической геометрии отверстия в шаблоне 180
Случай малой угловой расходимости 181
Случай средней угловой расходимости 184
Случай большой угловой расходимости 186
3.9.2. Уменьшение плотности ионного потока для случая прямоугольной геометрии отверстия в шаблоне 188
Случай малой угловой расходимости 189
Случай средней угловой расходимости 193
Случай большой угловой расходимости 195
Выводы по учету теневого эффекта при расчете дозы облучения 196
3.10. Выводы 197
Глава 4. Создание радиационно-индуцированного оксида кремния методами САС и СЗА 199
4.1. Основное отличие смешанного ионного облучения от имплантации 201
4.2. Влияние температуры на процесс радиационно-индуцированного окисления 203
4.3. Окисление с добавлением сухого кислорода 204
4.4. Окисление с использованием остаточной атмосферы 212
4.4.1. Особенности атомной структуры радиационно-индуцированного оксида кремния 216
4.4.2. Структура химической связи между кислородом и кремнием в радиационно-индуцированном оксиде кремния 220
4.4.3. Электрические свойства радиационно-индуцированно-го оксида кремния, созданного под действием смешанного ионного облучения
4.5. Окисление кремния под действием облучения ионами низких энергий 223
4.6. Выводы 229
Глава 5. Применение методов селективного изменения атомного состава материалов под действием ионного облучения 230
5.1. Создание металлических нанопроводов в матрице собственно го оксида 230
5.1.1. Выбор оптимального материала для создания металлических нанопроводов методом СУА 230
5.1.2. Создание металлических висмутовых нанопроводов в диэлектрической матрице собственного оксида
5.2. Создание высокоплотной паттеринированой магнитной среды 241
5.3. Создание монокристальных кремниевых нанопроводов 251
5.4. Применение радиационных методов селективного изменения атомного состава для изменения свойств тонкопленочного сверхпроводящего NbN
5.4.1. Введение 257
5.4.2. Применение метода СЗА для формирования криогенных резистивных элементов из тонкопленочного NbN за счет модификации его сверхпроводящих свойств под действием ионного облучения 263 5.4.3. Использование метода СЗА для преобразования сверхпроводящего тонкопленочного NbN в оксид ниобия
Nb zOz для создания криоконденсаторов 274
5.5. Выводы 282
Выводы 285
Список литературы
