Rev. Phys. Appl. (Paris) 25, 389-394 (1990)
DOI: 10.1051/rphysap:01990002504038900

An AES study of damage induced by inert gas ions at SiO2 surfaces : influence of ion mass and energy

M. Khellafi et B. Lang

Groupe « Surfaces-Interfaces », Institut de Physique et Chimie des Matériaux, Unité Mixte CNRS-ULP-EHICS, 4 rue Blaise Pascal, 67000 Strasbourg, France

Abstract
The altered layer produced by sputtering SiO2 with Ar+ , Ne+ and He+ ions of 70-500 eV energy is studied by AES in conditions avoiding electron beam damage. The understoechiometric layer is characterized by an attenuation of the O KVV Auger peak and by the appearance of additional SiOx (82 eV) and Si (89 eV) peaks in the Si LVV spectrum. The dependence of this damage upon ion mass and ion energy gives information on the mechanism of ion-surface interaction. At medium energy (500 eV), the change in surface composition is compatible with a collisional sputtering model. At lower energies (80-250 eV), He+ interacts quite differently from Ar+ and Ne+ , suggesting the onset of inelastic processes like Auger neutralization.

Résumé
L'endommagement de surfaces de SiO2 bombardées avec des ions Ar+ , Ne+ et He+ d'énergie 70-500 eV est étudié par spectroscopie Auger dans des conditions d'analyse non destructives. La couche perturbée est déficitaire en oxygène et contient de nouveaux états de liaison du silicium, caractérisés par les pics SiOx (82 eV) et Si (89 eV). Les modifications observées en fonction de la masse et de l'énergie des ions renseignent sur le mécanisme de l'interaction ion-surface. A énergie moyenne (500 eV), le changement de composition est compatible avec un modèle de pulvérisation par collisions élastiques. A basse énergie (80-250 eV), l'interaction de He+ est totalement différente de celle de Ar+ et Ne+, ce qui suggère l'entrée en jeu de processus inélastiques du type neutralisation Auger.

PACS
6180J - Ion beam effects.
7920N - Atom , molecule , and ion surface impact and interactions.
6820 - Solid surface structure.
6480E - Stoichiometry and homogeneity.

Key words
Auger effect -- ion beam effects -- ion surface impact -- silicon compounds -- stoichiometry -- surface structure -- ion energy -- AES study -- damage -- inert gas ions -- ion mass -- altered layer -- sputtering -- understoichiometric layer -- O KVV Auger peak -- Si LVV spectrum -- ion surface interaction -- surface composition -- collisional sputtering model -- inelastic processes -- Auger neutralization -- 70 to 500 eV -- SiO sub 2 surfaces -- Ar sup + -- Ne sup + -- He sup + ions