等离子体源离子注入半圆碗状球内壁离子能量和角度分布

摘要

在等离子体源离子注入(PSII)技术中,被加工材料表明形状的弯曲使附近鞘层中电场结构出现聚焦效应,从而引起离子束流和离子注入剂量在材料表明上分布非常不均匀.在半圆容器表面情况下,这种情况尤为明显.利用Monte Carlo方法,考察了有共心附加零电位电极时半圆容器内底中央部位Ar+注入能量和角度分布及真空室中气压参数的影响.通过在不同半径的鞘层边界上随机抽取与半径成正比的离子数量,计算了注入到内底表面的所有离子能量分布和角度分布.在模型中,通过考虑两种主要碰撞过程:电荷交换碰撞和弹性碰撞.对不同工作气压下的离子注入进行了考察.随着中性气体压力的增加,离子在穿越鞘层的过程中与中性粒子经历比较频繁的碰撞.这些碰撞一方面使离子失去能量,另一方面也使离子改变运动方向,导致注人的低能离子和不垂直于表面入射的离子增多.