УДК 621.315.592.002

Блинов Ю.Ф., Серба П.В.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ИОННЫХ ПУЧКОВ

Таганрогский государственный радиотехнический университет, 347928
Таганрог, ГСП17А, пер. Некрасовский, 44, e-mail serba@tsure.ru

Рассматривается теоретическое описание процессов миграции
атомов кристаллической решетки при ионно-лучевой обработке твердых
тел с целью модификации их поверхности. Кинетическое уравнение,
описывающее процесс, было выведено исходя из системы уравнений
Больцмана для смесей, компонентами которой являются: налетающие
ионы, атомы материала мишени и атомы примеси, с использованием
метода функции Грина. Рассмотрены пределы применимости полученного
уравнения. Функция атомного смещения, входящая в состав уравнения,
может быть получена с использованием аналитических, численных
методов и моделированием процесса методом Монте-Карло. Для решения
кинетического уравнения используются: приближение однократного
взаимодействия,
диффузионное
приближение,
итерированное
приближение Фоккера-Планка и численные методы. Из решения
кинетического уравнения получены зависимости концентрации атомов по
глубине при имплантации методом атомов отдачи, ионно-лучевом
перемешивании и других видах ионно-лучевой обработки. Исследование
кинетики баллистического переноса атомов проведены на основе расчетов
функции атомного смещения, коэффициентов диффузии и дрейфа.
Рассмотрены механизмы релаксации решетки, ограничивающие рост
плотности материала, связанные с возникновением упругих напряжений и
диффузии избыточных атомов под действием градиента напряжений. В
отличие от ранее существующих моделей, кинетическое уравнение
выведено исходя из первых принципов и наиболее полно и точно
описывает процессы переноса атомов в условиях ионно-лучевых
воздействий. Результаты решения уравнения доведены до уровня
приемлемого для практического использования. Полученные результаты
могут использоваться при прогнозировании компонентного состава
поверхностных слоев и оптимизации режимов обработки твердых тел.