Modèle de subplantation pour la croissance de films à partir d'espèces hyperthermales

Un modèle décrivant la croissance de films à partir d'espèces hyperthermales (1–10^3 eV) heurtant des substrats est présenté. Le modèle implique un processus d'implantation peu profonde appelé « subplantation », la perte d'énergie, le déplacement préférentiel des atomes avec une faible énergie de déplacement E₃, laissant les atomes à haute énergie E₃ intacts, le sputtering du matériau de substrat, et l'inclusion d'une nouvelle phase due à l'incorporation d'une haute densité d'interstitiels dans une matrice hôte. Une orientation épitaxiale ou préférée peut résulter de la dépendance angulaire de E₃ et des conditions aux limites imposées par la matrice hôte, c'est-à-dire, l'effet de « moule ». La discussion se concentre sur le dépôt de films de carbone semblables à des diamants, mais des exemples d'autres systèmes, tels que Si, Ge et Ag, sont également fournis. Le modèle est soutenu par des calculs de trajectoire d'ions classiques et des données expérimentales. Les calculs examinent le rôle de la portée des ions, de la concentration locale, du coefficient de rétro diffusion, du rendement de sputtering, et des dommages induits par les ions dans l'évolution du film. Les données expérimentales soulignent l'importance des études d'analyse de surface in situ de l'évolution du film. Les paramètres physiques du processus de dépôt traités sont les suivants : (i) nature des espèces bombardantes (C^+ contre C^-, C^- contre C₂^-, C₍H₌^+, Ar^+, et H^+), (ii) énergie des ions, (iii) type de substrat, et (iv) température du substrat pendant le dépôt.