Wechselwirkungen sehr langsamer hochgeladener Ionen mit einer ...

106 5. Die Argon–Spektren
5.4.1 Sauerstoff–Beschuß
In Abb.5.10 ist eine über einen Zeitraum von drei Tagen hinweg aufgenommene
Serie von Ar 9+ –Spektren unter Θ = 92 ◦ aufgetragen. Zwischen den
Argon-Spektren wurde der Kristall für jeweils etwa eine Stunde einem O q+ –
Ionenstrahl mit q = 6, 7 bei einem etwa 5nA großen Targetstrom Ic und einer
Quellenvorspannung −10V < UQ < 0V ausgesetzt. Geht man von einer Zeit
T = 1h und einem Teilchenstrom Ip ∼ = Ic/q mit q = 6 aus, so ergibt sich
zwischen den einzelnen Spektren eine Sauerstoffdosis von 2 · 10 13 Teilchen.
Aus den Simulationsrechnungen der Ionentrajektorien innerhalb der Targetlinse
(s. Abb.3.9) wissen wir, daß ein stark abgebremster Strahl auf eine etwa
1cm 2 große Kristallfläche einwirkt. Unter der Annahme eines idealen Oberflächenhaftkoeffizienten
dieser niederenergetischen Sauerstoffionen und unter
Vernachlässigung von Eindringeffekten ergibt sich eine Flächenkonzentration
von größenordnungsmäßig 2 · 10 13 Sauerstoff–Adsorbatteilchen pro cm 2 .
Setzt man diese Zahl in Relation zur Belegungsdichte einer kompletten Adsorbatmonolage
auf der Si(111)–Oberfläche von 1, 4 · 10 14 cm −2 [23], so resultiert
aus dieser Überschlagsrechnung ein Zuwachs der Sauerstoffbedeckung
von etwa einer hundertstel bis zehntel Monolage zwischen zwei Ar 9+ –Spektren.
Diese Zahl muß auch mit der ≪natürlichen≫ Adsorptionsrate des Restgases
in der UHV–Kammer verglichen werden. Als Faustregel (s. Gl.3.11) gilt, daß
sich das Produkt aus dem Gasdruck p und seiner Einwirkdauer T auf die
Oberfläche bei Ausbildung einer Monolage auf p · T = 1 · 10 −6 mbar · sec =
1Langmuir beläuft. In unserer Targetkammer herrscht ohne Ionenstrahl ein
Druck 7 um 5 · 10 −11 mbar, so daß innerhalb von 3600sec = 1h ungefähr eine
sechstel Monolage an Restgas auf der Oberfläche adsorbiert.
Eine aus diesen Berechnungen folgende massive Anhäufung von Adteilchen
an der Kristalloberfläche über den Meßzeitraum von ca. 30 Stunden hinweg
wird durch die in regelmäßigen Intervallen durchgeführten Ar 9+ –Spektren
verhindert. Verschiedene Autoren [8, 34] berichten über Sputterausbeuten
von 5 bis 10 Teilchen pro langsamem Ar 9+ –Ion. Da bei etwa gleichen Ar 9+ –
wie O q+ –Targetströmen die Meßdauern dieser Spektren bei 5min bis 10min
lagen, blieben die mittlere Desorptions– und die mittlere Adsorptionsrate
7 Durch Anwesenheit des Ionenstrahls erhöht sich der Druck aufgrund des Teilchenflusses
in die Kammer. Man beachte, daß bei einem typischen UHV–Druck von 5 · 10 −11 mbar
eine Dichte von etwa 1, 2 · 10 9 Restgasteilchen pro Liter Kammervolumen vorliegt. Dem
steht bei einem Strom von 1nA einfach geladener Ionen ein Teilchenzufluß von 6, 2·10 9 sec −1
gegenüber!