Effects of Impact Low-Energy Argon Ions on Single-Crystal Surface of Gallium Arsenide and Indium Arsenide

Abstract

Аннотация. Разработана методика определения коэффициентов распыления двухкомпонентных полупроводников -арсенида галлия и арсенида индия -ионами аргона низких энергий. Предложено методом сканирующей лазерной конфокальной микроскопии измерять объем кратера, образовавшего-ся под действием бомбардировки поверхности мишени ионами инертного газа. Это в совокупности с экспериментальными данными о токе аргонового пучка и плотности материала позволило рассчитать коэффициент распыления Y. С помощью данного метода определены энергетические, угловые и диф-ференциальные угловые коэффициенты распыления арсенида галлия и арсенида индия. Коэффициенты распыления исследуемых модельных материалов при увеличении угла падения повышаются, достигая некоторого максимального значения при определенном угле θ max . При углах больше θ max эффективность распыления снижается. Для арсенида галлия и арсенида индия максимумы находятся в узком интервале углов θ max = 65-70°. Вблизи зеркального угла падения угловая зависимость коэффициентов распыления возрастает при увеличении угла падения. В диапазоне энергий от 100 до 300 эВ энергетическая зависи-мость для этих материалов практически линейна. Коэффициенты распыления при нормальной бомбар-дировке ионами аргона оптимальной энергии 150 эВ составляют Y(GaAs) = 0,41 и Y(InAs) = 0,73. Уве-личение времени травления поверхности арсенида галлия и арсенида индия приводит к характерной трансформации рельефа поверхности. Вначале формируется аморфизированная поверхность, преобра-зующаяся в процессе травления в волнообразную структуру. Для получения равномерного по составу массопотока арсенида галлия необходимо проводить предварительное распыление в течение 3 минут; для образцов арсенида индия необходимо предварительное травление в течение 5 минут.Ключевые слова: ионная бомбардировка, двухкомпонентные полупроводники, коэффициент распыления, конфокальная микроскопия. Abstract. We proposed an experimental technique for determining the sputtering yields of two-component semiconductors -gallium arsenide and indium arsenide by low-energy argon ions. It was suggested to measure the volume of a crater formed by inert ions bombarding the target surface using the method of scanning laser confocal microscopy. Together with the experimental data on the current of the argon beam and the density of the material, it is possible to calculate the sputtering yields Y. This method was used to determine energetic, angular and differential angular sputtering yields of gallium arsenide and indium arsenide. It is shown that the sputtering yields of the investigated model materials rise with an increasing angle of incidence, reaching 1 Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова (Platov South-Russian State Polytechnic EFFECTS OF IMPACT LOW-ENERGY ARGON IONS ON SINGLE-CRYSTAL SURFACE OF GALLIUM ARSENIDE