SPUTTERING OF ALKALI HALIDES BY 70 TO 300 keV H, He, Ar IONS

Résumé
Les expériences de sputtering ont été faites avec KCl et KI, à l'aide des ions H⁺, He⁺ et Ar⁺. Les échantillons étaient sous forme de couches polycristallines de 600-2 500 Å déposés sur l'aluminium et le carbone. L'effet de variation de la température des cibles dans le domaine de 50 °C et 300 °C a été étudié. La diminution de l'épaisseur des couches est contrôlée pendant l'irradiation par le backscattering de Rutherford. Nous avons observé : (i) Un sputtering préférentiel des atomes d'halogène, (ii) une énergie d'activation de 0,2 eV du taux de sputtering, (iii) une proportionnalité entre le taux de sputtering et la puissance de freinage nucléaire, (iv) un rendement de sputtering supérieur aux précisions de la théorie des cascades par plusieurs ordres. Contrairement aux résultats antérieurs obtenus par divers autres auteurs à la température ambiante et aux basses énergies, les observations présentes indiquent clairement que le sputtering n'est pas dû aux cascades de collisions mais s'interprète plus probablement par un processus de Pooley, avec une migration consécutive des atomes interstitiels d'halogène à la surface.

Abstract
The present sputter experiments are performed with 70 to 300 keV H⁺, He⁺, and Ar⁺ ions impinging on KCl, and KI. The alkali halide samples are prepared as polycristalline layers of 600-2 500 Å, deposited on carbon-aluminium backings. During the ion bombardment the targets are kept at elevated temperatures between 50° and 300 °C, in order to study the temperature dependence. The decrease of layer thickness is monitored during the irradiation by Rutherford backscattering. The present observations are (i) preferential sputtering of the halogene atoms, (ii) temperature dependent sputter rates with 0.2 eV activation energy, (iii) sputter rates proportional to the electronic stopping power, rather than the nuclear stopping power, and (iv) sputter yields orders of magnitude higher than estimated by elastic collision cascade theories. In contrast to earlier results obtained by various other authors at room temperature and low ion energies, the present findings indicate clearly that the sputtering does not result from collision cascades, but is more likely interpreted by a Pooley process with subsequent migration of the interstitial halogen atom to the surface.