БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ИО)
Если эмиттер находится в электрическом поле, ускоряющем испаряющиеся ионы, то теплота испарения ионов Qi уменьшается с ростом напряжённости поля Е у поверхности эмиттера (Шотки эффект для ионов); при T = Const это сопровождается, согласно (1), ростом величины a.
В сильных полях (E ~ 108 в/см) И. э. с большой вероятностью (a » 1 ) происходит при комнатной и более низких температурах. В этом случае И. э. называется полевой эмиссией (автоионной эмиссией, испарением полем). Поля ~108 в/см создаются, например, у поверхности тонких острий с радиусом закругления 100—1000 . В таких электрических полях могут испускаться не только однозарядные, но и двухзарядные ионы. Полевую И. э. можно рассматривать как испарение ионов через сниженный полем потенциальный барьер. Ионный ток растет с увеличением поля Е, причём в более слабых полях вылетают преимущественно ионы примесей.
Полевая И. э. используется для подготовки образца в ионном проекторе и в электронном проекторе. Для получения резкого изображения с помощью ионного проектора необходимо создать атомно-гладкую поверхность образца. Полевая И. э. сглаживает поверхность острия, так как у краев и резких выступов электрическое поле сильнее, что приводит к предпочтительному испарению ионов с этих мест.
Ионно-ионная (вторичная ионная) эмиссия происходит при облучении поверхности пучком ионов (первичных). При этом наблюдается эмиссия (выбивание) вторичных ионов и нейтральных частиц (см. также Катодное распыление). В пучке вылетающих ионов присутствуют отражённые от поверхности первичные ионы (иногда изменившие знак заряда), ионы материала мишени и примесей. Ионно-ионная эмиссия характеризуется коэффициент эмиссии К, равным отношению потока вторичных ионов nвт данного типа к потоку nп первичных ионов, бомбардирующих поверхность. Обычно К составляет доли % для однозарядных ионов. Величина К зависит от материала мишени, её температуры, типа первичных ионов, их кинетической энергии, угла падения на поверхность, состава и давления газа, окружающего мишень, и др. (рис. 2). Пространственное распределение вторичных ионов определяется энергией и углом падения первичных ионов. Средняя энергия вторичных ионов обычно не превышает 10 эв. Однако при наклонном падении быстрых ионов на мишень она может быть значительно выше. Ионно-ионная эмиссия применяется для изучения адсорбции, катализа, при исследовании свойств поверхности (см. Ионный микроскоп) и др.
Электронно-ионная эмиссия. Электрон при ударе о поверхность затрачивает часть кинетической энергии на разрыв связи частицы эмиттера с поверхностью. При этом частица может покинуть поверхность в виде иона. Электронно-ионная эмиссия находит применение для изучения состояния адсорбированных частиц.
Фотодесорбция ионов. Поглощение светового фотона может привести к распаду молекулы мишени на ионы либо к ионизации атома или молекулы. Часть ионов, возникающих при этом, может покинуть поверхность.
Если эмиттер облучить интенсивным световым потоком (луч лазера мощностью в импульсе ~ 108—109 вт/см2), то наблюдается выход ионов вещества мишени с зарядами различной кратности и даже полностью лишённых электронов (например, Co27+). Источником ионов в этом случае является высокоионизованная плазма, образующаяся вблизи эмиттера при испарении вещества.
Лит.: Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Фогель Я. М., Вторичная ионная эмиссия, «Успехи физических наук», 1967, т. 91, в. 1, с. 75; Зандберг Э. Я., Ионов Н. И., Поверхностная ионизация, М., 1969; Каминский М., Атомные и ионные столкновения на поверхности металла, пер. с англ., М., 1967.
Н. И. Ионов, В. Е. Юрасова.
Рис. 2. Зависимость коэффициента К ионно-ионной эмиссии для различных вторичных ионов (H-, H+, O+, Mo+) от скорости v в см/сек первичных ионов [H+(1), Ne+(2), Ar+(3), Kr+(4)] при бомбардировке ими мишени из Mo.
Рис. 1. Зависимость логарифма плотности ионного тока от температуры эмиттера Т при испарении W и Re в виде положительных и отрицательных ионов.
Ионное внедрение
Ио'нное внедре'ние, ионное легирование, введение посторонних атомов внутрь твёрдого тела путём бомбардировки его поверхности ионами. Средняя глубина проникновения ионов в мишень тем больше, чем больше энергия ионов (ионы с энергиями ~ 10—100 кэв проникают на глубину 0,01—1 мкм). При бомбардировке монокристаллов глубина проникновения частиц вдоль определённых кристаллографических направлений резко возрастает (см. Каналирование заряженных частиц).
При интенсивной бомбардировке на И. в. влияет катодное распыление мишени, а также диффузия внедрённых ионов и их выделение с поверхности. Существует максимально возможная концентрация внедрённых ионов, которая зависит от вида иона и мишени, а также от температуры мишени.
И. в. наиболее широко используется при введении примесей в полупроводниковые монокристаллы для создания требуемой примесной электропроводности полупроводника. Следующий за этим отжиг проводится для уничтожения образовавшихся дефектов в кристалле, а также для того, чтобы внедрённые ионы заняли определённые места в узлах кристаллической решётки. И. в. позволяет вводить в разные полупроводниковые материалы точно дозированные количества почти любых химических элементов. При этом можно управлять распределением внедрённых ионов по глубине путём изменения энергии ионов, интенсивности и направления ионного пучка относительно кристаллографических осей. И. в. позволяет создать в полупроводниковом кристалле электронно-дырочный переход на малой глубине, что увеличивает, например, предельную частоту транзисторов.
Лит.: Мейер Дж., Эриксон А., Девис Дж., Ионное легирование полупроводников (кремний, германий), пер. с англ., М., [в печати]; Легирование полупроводников ионным внедрением, пер. с англ., М., 1971.
Ю. В. Мартыненко.
Ионное произведение воды
Ио'нное произведе'ние воды', произведение концентраций (точнее активностей) ионов водорода Н+ и ионов гидроксила OH— в воде или в водных растворах: KB = [Н+] [ОН—]. См. Водородный показатель.
Ионно-сорбционный насос
Ио'нно-сорбцио'нный насо'с, вакуумный насос, в котором химически активные газы удаляются за счёт сорбции их геттерами, а инертные газы — в результате интенсивной ионизации в виде ионов под действием электрического поля. С помощью И.-с. н. достигают разрежения 10-7 н/м2 (10-9 мм рт. ст.).
Ионно-электронная эмиссия
Ио'нно-электро'нная эми'ссия, испускание электронов поверхностью твёрдого тела в вакуум под действием ионной бомбардировки. Явление И.-э. э. используется в электронных умножителях, электронных микроскопах, а также при изучении физики плазмы, структуры твёрдых тел и дефектов этой структуры.
Лит. см. при ст. Электронная эмиссия.
Ионные кристаллы
Ио'нные криста'ллы, кристаллы, в которых сцепление частиц обусловлено преимущественно ионными химическими связями (см. Ионная связь). И. к. могут состоять как из одноатомных, так и из многоатомных ионов. Примеры И. к. первого типа — кристаллы галогенидов щелочных и щёлочноземельных металлов, образованные положительно заряженными ионами металла и отрицательно заряженными ионами галогена (NaCl, CsCl, CaF2, см. рис.). Примеры И. к. второго типа — нитраты, сульфаты, фосфаты, силикаты и др. соли этих же металлов, где отрицательные ионы кислотных остатков состоят из нескольких атомов. Кислотные остатки могут объединяться в длинные цепи, слои, а также образовывать трёхмерный каркас, в пустотах которого размещаются ионы металла. Такие образования встречаются, например, в кристаллических структурах силикатов (см. также Кристаллохимия).
П. М. Зоркий.
Строение некоторых ионных кристаллов.
Ионные приборы
Ио'нные прибо'ры, газоразрядные приборы, электровакуумные приборы, действие которых основано на использовании различных видов электрических разрядов в газе (инертных газах, водороде) или парах металла. Простейший И. п. представляет собой диод, баллон которого наполнен инертным газом или парами ртути. Свойства И. п. определяются взаимодействием электронного потока с газовой средой и электрическим полем между электродами (анодом и термоэлектронным или холодным катодом). При движении от катода к аноду электроны, соударяясь с атомами и молекулами газа, ионизируют их; в пространстве между электродами И. п. образуются электроны и положительно заряженные ионы. Вследствие компенсации пространственного заряда электронов положительными ионами в И. п. можно получить очень большие силы токов при небольшой разности потенциалов (падении напряжения) между электродами, что недостижимо в других типах электровакуумных приборов. Для управления моментом возникновения разряда в И. п. применяют дополнительные электроды (сетки, вспомогательные аноды и др.). Электрические разряды в большинстве случаев сопровождаются излучением света (свечением), характерного для данного газа спектрального состава. Насчитывается более 50 классов И. п., работа которых основана на использовании отдельных свойств того или иного вида разряда, главным образом тлеющего разряда, дугового разряда, искрового разряда, коронного разряда.
