Ion irradiation effects on tungsten-oxide films and charge state effect on electronic erosion

酸化タングステン薄膜へのイオン照射効果および電気的エロージョンへの電荷依存効果

松波 紀明*; 左高 正雄*; 岡安 悟  ; 垣内田 洋*

Matsunami, Noriaki*; Sataka, Masao*; Okayasu, Satoru; Kakiuchida, Hiroshi*

多結晶WO薄膜(バンドギャップ3eV)へのイオン照射による電気特性および原子構造変化を調べた。WO薄膜はMgO基盤上のタングステン薄膜やタングステンシートを酸化することで準備した。90MeV Niイオンを310cm照射することで薄膜のディスオーダーまたは亜非晶質化を見いだした。このとき結晶格子は1.5%広がり、バンドギャップも0.2eV増大した。また光学吸収測定でも1.6m近傍になだらかな吸収ピークが現れた。高エネルギーイオンによる平衡電荷での電子励起によるスパッタ收率は10にのぼる一方、イオンインパクトでの非平衡電荷(90MeV Ni)でのスパッタ收率は、平衡電荷(89MeV Ni)の1/5にとどまった。

We have studied electronic- and atomic-structure modifications of polycrystalline WO films (bandgap of 3 eV) by ion irradiation. WO films were prepared by oxidation of W films on MgO substrates and of W sheets. We find disordering or amorphization, the lattice expansion of 1.5% and bandgap increase of 0.2 eV after 90 MeV Ni ion irradiation at 3 10 cm. A broad peak of optical absorption appears around 1.6 m by ion irradiation. We also find that the erosion yield by high-energy ions with the equilibrium charge exceeds 10 and that the erosion yield under ion impact with non-equilibrium charge (90 MeV Ni) is 1/5 of that with the equilibrium charge (89 MeV Ni). Effects of depth dependence of the ion mean charge on the erosion yields are discussed. The erosion yield by low-energy ions is also presented.