Cơ chế của lớp phủ phún xạ

Hiện nay, người ta cho rằng hiện tượng phún xạ là kết quả trực tiếp của sự va chạm đàn hồi, và sự phún xạ hoàn toàn là một quá trình trao đổi động năng. Khi các ion dương bắn phá mục tiêu catốt và một ion sự cố ban đầu tấn công các nguyên tử trên bề mặt của mục tiêu, một va chạm đàn hồi xảy ra. Nó trực tiếp chuyển động năng của nó tới một nguyên tử hoặc phân tử trên bề mặt của mục tiêu, và nguyên tử bề mặt này thu được động năng và sau đó chuyển năng lượng tới các nguyên tử bên trong của mục tiêu. Sau một loạt các va chạm, khi một trong các nguyên tử hoặc các phân tử có được động lượng nằm ngoài bề mặt mục tiêu, và có năng lượng để vượt qua rào cản bề mặt (năng lượng liên kết), nó có thể tách ra khỏi các nguyên tử hoặc phân tử khác gần đó và thoát khỏi mục tiêu bề mặt để trở thành nguyên tử phún xạ.

Hình 1. Sơ đồ lược đồ Cascade va chạm trong quá trình phún xạ trạng thái rắn

Có thể thấy rằng quá trình phún xạ là quá trình trao đổi năng lượng bởi các ion sự cố thông qua một loạt các va chạm. Năng lượng mà các ion sự cố chuyển tới các nguyên tử phún xạ chỉ bằng 1% năng lượng ban đầu. Hầu hết năng lượng được tiêu thụ trong lớp bề mặt của mục tiêu bởi va chạm tầng và sau đó chuyển thành rung động của mạng tinh thể. Hầu hết các nguyên tử phún xạ đều xuất phát từ lớp bề mặt, và có thể xem xét rằng các nguyên tử bắt đầu bóc ra khỏi bề mặt khi mục tiêu bị phún xạ. Nếu năng lượng của ion dội bom là không đủ, các nguyên tử trên bề mặt của mục tiêu chỉ có thể rung mà không bị phún xạ. Nếu năng lượng ion bắn phá cao, tỷ lệ số lượng nguyên tử phún xạ với số lượng các ion bị bắn phá sẽ giảm, bởi vì hiện tượng ion hóa xảy ra khi năng lượng ion bắn phá quá cao.