МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛІОННО-ІНДУКОВАНОГО РОЗПИЛЕННЯ (СУБЛІМАЦІЇ) РЕЧОВИНИ
DOI:
https://doi.org/10.32782/KNTU2618-0340/2021.4.2.1.25Ключові слова:
лазерно-індукована сублімація, релаксаційна оптика, моделювання, ланцюгові процеси, розпилення, еліонні технології, іонна імплантація, прискорювачіАнотація
Представлена задача моделювання еліонно-індукованого розпилення (сублімації) речовини. Еліонними технологіями прийнято називати технології обробки речовини пучками частинок (іони, нейтрони, електрони і фотони). Наведено короткий огляд відповідних експериментальних даних. Обговорено шляхи пошуку створення універсальної теорії для пояснення цих експериментальних даних. Описано порівняльний аналіз термодинамічної теорії, фізико-хімічних моделей та фотоіндукованої теорії сублімації. Показано, що проблему лазерно-індукованої сублімації можна представити як поверхневе розпилення речовини. Тому також аналізуються проблеми іонного та електронного розпилення речовини. З фізико-хімічної точки зору процеси сублімації та рорзпилення мають однакову природу. Основна різниця між індукованою лазерно-індукованим та частинково-індукованим розпиленням (сублімацією) полягає в характері взаємодії заряджених масивних частинок і фотонів з речовиною. В обох випадках ми маємо критичне значення потоку відповідних частинок. Так, для іонної імплантації атомізація поверхні починається з флюенсу 3·1018 см-3. Для електронів це значення на 2-3 порядки більше. Нейтронне опромінення має велику проникаючу здатність і процеси розпилення матеріалу характерні для ядерних і термоядерних реакторів. Для лазерного випромінювання велику роль має ланцюговий процес насичення збудження відповідних хімічних зв'язків. Для моделювання були обрані методи радіаційної фізики твердого тіла, релаксаційної оптики та незворотної термодинаміки. Іонне розпилення відбувається при опроміненні великими дозами іонів. Велике значення при цьому має коефіцієнт розпилення опроміненого матеріалу. Виходячи з цього приведена фізико-хімічна модель, яка дозволяє описати процеси іонного розпилення одне і двоатомних матеріалів. Для моделювання лазерно-індукованої сублімації була використана каскадна модель збудження відповідних хімічних зв'язків в режимі насичення збудження. Проведено порівняльний аналіз з термодинамічною теорією сублімації. Показано, що термодинамічний енергетичний поріг сублімації становить 0,4 значення від енергії Зейтца. Наведено оціночні розрахунки для кремнію, германію та стали.
Посилання
Рисcел Х., Руге И. Ионная имплантация. М. : Наука, 1983. 360 с.
Технологические процессы и системы в микроэлектронике: плазменные, электронно-ионно-лучевые, ультразвуковые. Под ред. академика А. П. Достанко. Минск : Бестпринт, 2009. 204 с.
Trokhimchuck P. P. Relaxed Optics: Modeling and Discussions. Saarbrukken : Lambert Academic Publishing, 2020. 249 p.
Трохимчук П. П. Радіаційна фізика твердого тіла. Луцьк : Вежа, 2007. 394 с.
Чернов А. А. Физика кристаллизации. Новое в жизни, науке, технике. Серия «Физика», №5. Москва : Знание, 1983. 64 с.
Sputtering by Particle Bombardment I. Physical Sputtering of Single-Element Solids. Ed. Behrisch R. Berlin: Springer Verlag, 1981. 328 p.
Sputtering by Particle Bombardment II. Sputtering of Alloys and Compounds, Electron and Neutron Sputtering, Surface Topography. Ed. Behrisch R. Berlin : Springer Verlag, 1983. 484 p.
Sputtering by Particle Bombardment III. Experiments and Computer Calculations from Threshold to MeV Energies. Eds. Behrisch R., Eckstein W. Berlin: Springer Verlag, 1991. 320 p.
Dupliak I., Li F., Feng F. Micro-hole drilling of stainless steel using short pulse laser. Actual Problems of Fundamental Science: Proceedings Third International Conference dedicated to the memory of Anatoliy V. Svidzinskyi ( Lake “Svityaz’’, I – 5 June, 2019). Lutsk : Vezha-Print, 2019. P. 42-44.
Мешков Ю. Я. Концепция критической энергии при разрушении твердых тел. Успехи физики металлов. 2001. Том 2. С. 7-50.
Whitten K. W., Gailey K. D., Davis R. E. General chemistry with qualitative analysis. Rochester: Saunders College Publishing, 1994. 475 p.
Haken H. Synergetics. An Introduction. Nonequilibrium phase transitions and Self-Organization in Physics, Chemistry and Biology. Berlin a.o.: Springer-Verlag, 1977. 325 p.
