Важнейшим направлением развития нанотехнологий является получение сверхтонких протяженных наноструктур – покрытий (пленок) и рельефов с толщинами 1-100 нм. Такие структуры обладают поистине уникальными качествами. С их помощью можно управлять физическими свойствами материалов, например, изменять электрические и магнитные характеристики, достигать более высокой прочности и микротвердости. Используя многокомпонентные и многослойные пленки, можно формировать нанокомпозитные материалы с очень широким диапазоном функциональных назначений.
Область применения поверхностных наноструктур чрезвычайно разнообразна – электроника, оптика, прецизионное машиностроение и т.д.
Воздействие потоков ускоренных заряженных частиц на мишень или образец является основным способом создания тонких поверхностных структур. С помощью таких потоков осуществляются распыление, испарение, осаждение, травление, полировка и другие процессы обработки и модификации поверхности.
Для реализации указанных процессов используются различные устройства. Однако, большинство из них - магнетроны, электронно-лучевые испарители, плазменные ускорители холловского типа с замкнутым дрейфом электронов (анодным слоем), дуговые источники и т.д. – могут с успехом применяться преимущественно в микротехнологиях с характерными толщинами формируемых структур порядка 1-10 (и более) микрон. Причина состоит в том, что процессы обработки, осуществляемые с помощью указанных устройств, сопровождаются появлением в структурах большого количества локальных дефектов. Влияние дефектов в относительно «толстой» микронной структуре, как правило, нивелируется за счет ее толщины. В существенно более тонкой наноструктуре размеры дефектов оказываются соизмеримыми с ее толщиной, что не позволяет получать сплошные протяженные наноструктуры с заданными свойствами.
Сеточные источники ионов являются наиболее перспективными устройствами для нанотехнологий.
Сеточные источники ионов (ИИ) создают направленные моноэнергетичные потоки (пучки) ионов с малыми углами расходимости (до 1-10 град), обеспечивая при этом возможность независимого регулирования в широких пределах энергии ионов в пучке (от десятков до тысяч электронвольт) и плотности ионного тока (от единиц микроампер до десятков миллиампер на квадратный сантиметр). Кроме того, в ИИ данного типа имеется возможность (за счет выбора формы электродов-сеток) формирования ионных пучков с требуемым профилем, например, пучков с протяженной зоной высокой однородности пучка (лучше 0,5-1%), фокусированных пучков и т.д. Ионные пучки, создаваемые сеточными ИИ, самые «чистые», т.е. включают минимальное количество посторонних частиц.
Благодаря своим уникальным качествам, сеточные ИИ позволяют осуществлять разнообразные виды обработки поверхности со строго дозированным и направленным ионным воздействием и создавать поверхностные бездефектные наноструктуры.
Лучший инструмент для нанотехнологий - сеточные источники ионов.
