Calculation of the Electron Emission Coefficient during Fast Ion Passage through Silicon

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A method based on perturbation theory for describing ionization ion-atom collisions and an algorithm for statistical modeling of secondary electron trajectories is proposed for calculating the electron emission coefficient from a structureless solid target. The main contribution to the number of electrons emitted by the surface is made by electrons with energy Ee < 50 eV. Only a small target layer with a thickness of 20–40 Å determines the number of electrons emitted by the surface. If the target thickness exceeds this value, the electron emission coefficient does not depend on the target thickness. The change in the energy and charge of a fast ion in such a thin layer can be ignored, and the energy and charge of an ion emitted from the target can be used to estimate the number of secondary electrons.

About the authors

N. V. Novikov

Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics

Email: nvnovikov65@mail.ru
Moscow, Russia

N. G. Chechenin

Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics

Moscow, Russia

A. A. Shirokova

Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics

Moscow, Russia

References

  1. Брусиловский Б.А. Кинетическая ионно-электронная эмиссия. М.: Энергоатомиздат, 1990. 184 с.
  2. Hofer W.O. // Scanning Microscopy. 1990. V. 1990. № 4. P. 265. https://digitalcommons.usu.edu/microscopy/vol1990/iss4/19.
  3. Петров Н.Н., Аброян И.А. Диагностика поверхности с помощью ионных пучков. Л.: Изд-во ЛГУ, 1977. 160 c.
  4. Дрожкин А.А., Петров Н.Н. Ионная оже-спектроскопия. Л: ЛПИ, 1983. 72c.
  5. Молоковский С.И., Сушков А.Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. М.: Энергоатомиздат, 1991. 304 с.
  6. Зандерны А. Методы анализа поверхности. М.: Мир, 1979. 582 c.
  7. Таперо К.И., Улимов В.Н., Членов А.М. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 304 с.
  8. Novikov N.V., Chechenin N.G., Shirokova A.A. // Modern Phys. Lett. 2023. V. 37. № 15. P. 2350041. https://doi.org/10.1142/S0217984923500410
  9. Sternglass E.J. // Phys. Rev. V. 1957. V. 108. P. 1. https://doi.org/10.1103/PhysRev.108.1
  10. Парилис Э.С., Кишиневский Л.С. // ФТТ. 1961. Т. 3. С. 1219.
  11. Borisov A.M., Mashkova E.S., Parilis E.S. // Vacuum. 2002. V. 66. P. 145. https://doi.org/10.1016/0029-554X(81)90076-8
  12. Borisov A.M., Mashkova E.S., Nemov A.S., Parilis E.S. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2005. V. 230. P. 443. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2004.12.081
  13. Sigmund P. // Phys. Rev. 1969. V. 184. P. 383. https://doi.org/10.1103/PhysRev.184.383
  14. Schou J. // Phys. Rev. B. 1980. V. 22. P. 2141. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.22.2141
  15. Novikov N.V. // Radiat. Phys. Chem. 2021. V. 189. P. 109699. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2021.109699
  16. Комаров Ф.Ф. // Успехи физических наук. 2017. Т. 187. С. 465. https://doi.org/10.3367/UFNr.2016.10.038012
  17. Белкова Ю.А., Новиков Н.В., Теплова Я.А. Экспериментальные и теоретические исследования процессов взаимодействия ионов с веществом. М.: НИИЯФ МГУ, 2019. 228 с.
  18. Bransden B.H., McDowell M.R. Charge Exchange and the Theory of Ion–Atom Collisions. Oxford: Clarendon Press, 1992. 474p.
  19. DuBois R.D., Toburen L.H., Rudd M.E. // Phys. Rev. A. 1984. V. 29. P. 70. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.29.70
  20. Chung Y., Rudd M.E. // Phys. Rev. A. 1996. V. 54. P. 4106. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.54.4106
  21. Rudd M.E., DuBois R.D., Toburen L.H., Ratcliffe C.A., Goffe T.V. // Phys. Rev. A. 1983. V. 28. P. 3244. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.28.3244
  22. Новиков Н.В., Чеченин Н.Г., Широкова А.А. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2024. № 3. С. 19. https://doi.org/10.26201/Surf.2024.3.19
  23. Stolterfoht N., Dubois R.D., Rivarola R.D. Electron Emission in Heavy Ion-Atom Collisions. Springer, 1997. 250 p.
  24. Clementi E., Roetti C. // Atomic Data Nuclear Data Tables. 1974. V. 14. P. 177. http://cdfe.sinp.msu.ru/services/wftables/FirstPage_eng.htm
  25. Новиков Н.В. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2023. № 6. С. 94. https://doi.org/10.31857/S1028096023060122
  26. Niehaus T.A., Heringer D., Torralva B., Frauenheim T. // Eur. Phys. J. D. 2005. V. 35. P. 467. https://doi.org/10.1140/epjd/e2005-00079-7
  27. Sempau J., Fernandez-Varea J.M., Acosta E., Salvat F. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2003. V. 207. P. 107. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)00453-1
  28. McCallion P., Shah M.B., Gilbody H.E. // J. Phys. B. 1992. V. 25. P. 1051. https://doi.org/10.1088/0953-4075/25/5/016
  29. McCallion P., Shah M.B., Gilbody H.E. // J. Phys. B. 1992. V. 25. P. 1061. https://doi.org/10.1088/0953-4075/25/5/017
  30. Medvedev N., Volkov A. E., Rymzhanov R., Akhmetov F., Gorbunov S., Voronkov R., Babaev P. // J. Appl. Phys. 2023. V. 133. P. 100701. https://doi.org/10.1063/5.0128774
  31. Novikov N.V. // Charge-Changing Cross Sections in Ion-Atom Collisions. http://cdfe.sinp.msu.ru/services/cccs/HTM/FBA/zt14.htm
  32. Сухоруков Д.О., Пыцкий И.С., Буряк А.К. // Журнал физической химии. 2023. Т. 97. № 12. С. 1757. https://doi.org/10.31857/S0044453723120282
  33. Baragiola R.A., Alonso E.V., Ferron J., Florio A.O. // Surf. Sci. 1979. V. 90. P. 240. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.19.121
  34. Hasselkamp D., Lang K., Scharmann A., Stiller N. // Nucl. Instrum. Methods. 1981. V. 180. P. 349. https://doi.org/10.1016/0029-554X(81)90076-8

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).