Определим предел концентрации примеси, который может быть достигнут при имплантации ионов. Будем считать, что диффузионные процессы подавлены, и поэтому внедряемая примесь накапливается лишь в приповерхностном слое толщиной порядка проективного пробега ионов. При невысоких дозах облучения распределение частиц по глубине совпадает с распределением ионов по пробегам. Однако, по мере накопления дозы ситуация несколько изменяется. Во-первых, изменение элементного состава вещества приводит к изменению его тормозной способности, вследствие чего распределение ионов по пробегам трансформируется. Во-вторых, вследствие катодного распыления все время сдвигается граница раздела «твердое тело-вакуум» вглубь от исходной поверхности. В то же время из-за имплантации эта граница должна сдвигаться в противоположном направлении.
Рассмотрим случай, когда преобладает распыление, то есть.
S > а. =1 — R, где а. — доля внедряющихся частиц, a R. — коэффициент их отражения.
Установившийся режим достигается, когда содержание имплантируемой примеси перестает изменяться с ростом дозы. Это значит, что число внедряющихся ионов равно числу ранее внедренных частиц, которые удаляются за то же время в результате распыления. Пусть: п0 — объемная концентрация собственных атомов в мишени; n.(x, t) — концентрация внедренных частиц, установившееся значение которой составляет п.(х, со). Положим, что в процессе облучения S=Const. Тогда, считая равными вероятность распыления атомов мишени и примеси, принимая во внимание, что распыление идет из поверхностного слоя толщиной 0,5−1,5 нм, имеем а. = Sn.(0, оо)/^.
Отсюда:
а (0, со) = ctj n0/S, то есть концентрация примеси на поверхности пропорциональна коэффициенту внедрения и обратно пропорциональна коэффициенту распыления.
