Влияние деформационного наноструктурирования никеля и меди на ионное распыление фокусированным ионным пучком ионами галлия энергией 30 кэВ

Исследовано ионное распыление наноструктурных, со средним размером зерен около 200 нм, мелкозернистых, со средним размером зерен 5 мкм, и крупнозернистых образцов никеля и меди фокусированным ионным пучком ионами галлия с энергией 30 кэВ. В результате ионного распыления фокусированным ионным пучком на поверхности образцов образованы распыленные (протравленные) участки с различным рельефом. Показано, что рельеф, формирующийся на поверхности распыленного участка в процессе ионного распыления, зависит от размера зерен образца. При размере зерен, соответствующим мелкозернистым или крупнозернистым значениям, распыление происходит неравномерно. При размере зерен, соответствующим наноструктурным значениям, распыление происходит относительно равномерно. Для энергии ионов галлия 30 кэВ установлена зависимость максимальной высоты рельефа Rmax распыленной поверхности от размера зерен d металла в диапазоне от наноструктурного до мелкозернистого: Rmax ≈ 0.1d. Определены коэффициенты распыления образцов никеля и меди с различным размером зерен. Величину коэффициентов распыления оценили из измерений профиллограмм распыленных участков методом сканирующей зондовой микроскопии. Установлено, что деформационное наноструктурирование металла приводит к снижению эмиссии атомов с его поверхности при бомбардировке ионами галлия энергией 30 кэВ. Так, коэффициент распыления крупнозернистого никеля и меди равен 4.8 ±1.5 и 4.9 ±1.3 атом / ион, соответственно, мелкозернистого никеля — 4.1±1.6 атом / ион, наноструктурного никеля и меди — 2.0 ± 0.5 и 2.1± 0.2 атом / ион, соответственно. На основе механизма распыления в режиме линейных каскадов проведен анализ причин снижения коэффициента распыления металла в результате его деформационного наноструктурирования.

1. the Presidium of the Russian Academy of Sciences “Development of physical and chemical mechanics of surface phenomena as the fundamental basis for the development of modern structures and technologies.” - Program #16
2. a grant from the Republic of Bashkortostan to young scientists and young research teams - a grant
3. the state assignment of the IMSP RAS - No.AAAA-A17‑117041310213‑0