AZ ANYAGTUDOMÁNY APOTEÓZISA

Gyulai József
BME, Fizikai Intézet

Szívesen vállaltam az 1995. évi Vándorgyűlés alkalmazott tudományokkal foglalkozó részének bevezető előadását: Tettem ezt azért, mert - noha az elmúlt évtizedben jópárszor írtam az itt is kifejtendő gondolataimról “félszakmai" folyóiratokban, sőt napilapokba is - nem érzékelem azt, hogy be tudtam törni ezen gondolatokkal akárcsak a szakmai barátaim tudatába is.

A gondolatok egy része nem látszik többnek, mint egyes dolgok definiálgatása, de - hitem szerint - a definíciók végül is utat, gondolkodási módot jelölnek ki. Szerepük tehát nem lényegtelen - főleg, ha a finanszírozók tudatáig is eljutnak. Ezekből a definíciókból kiindulva tudom talán majd megértetni a bombasztikus címadás jelentőségét és, talán, az igazát is.

Az “Anyagtudomány" definíciójával kezdem. Teszem ezt azért, mert több évi jelenlétem a Cornell Egyetem Materials Science and Engineering Karán megvilágította számomra ezen tudomány modern lényegét, noha ott erről nem beszéltek, csak élték, megélték. Azt a lényeget értettem meg ott, amely már előrefelé sok generációnyi távolságban van az európai egyetemeken hasonló névvel illetett tudomány előtt. Az, persze, igaz, hogy az európai “Werkstoffwissenschaft" is modernizálódott, de számunkra, fizikusok számára eléggé “alantas" módon: nem a lényeglátás nőtt, csak a folyamatok, szerkezeti elemek leírására használják például a végeselem-módszert, amellyel lehetségessé vált a gyors leírás, konstrukció, de mindebből a világról, a következő lépésről semmit sem tanulhatunk meg.

Talán pont az európai áttörés elmaradása az oka annak is, hogy nehéz rávenni akár csak a barátaimat is arra, hogy egy eddig használt fogalmat itt is új tartalommal töltsünk meg. Többen használják és lehetne arra gondolni, hogy az “Alkalmazott fizika" lehetne az a fogalom, amelyet meg lehetne a javasolandó tartalommal tölteni. Teszik ezt többen barátaim, mert a “Fizika" szó szerepel a tanszékeink megnevezésében és az egyetemeken tudományági területkartell van érvényben - jobb nem kísérletezni újabb, pláne mások által másra lefoglalt megnevezésekkel. Mindjárt kiderül azonban, hogy a “fizika" szó erős korlátot hozna be.

Az “Anyagtudomány" javasolt definíciójához az alaptudományoktól kell kiindulnunk.

Az alaptudományok a “jelenség észlelés értelmezés" öntörvényű útjain át fejlődnek. Mondhatjuk, hogy az örök emberi kíváncsiság motiválja azokat. Az a cél, hogy a “természeti törvényeket" leírjuk, megértsük. Ez á folyamat ma rendkívül felgyorsult két hatás következtében: a számítástechnika és a vizsgálati módszerek fejlődésének köszönhetően. Látjuk, milyem gyakran van újdonság ezen a téren amiért Nobel-díjat is lehet vagy lehetne adni. Ilyen alaptudománynak tartjuk a fizikát, ezen belül most a szilárdtestfizikát emeljük ki, a termodinamikát, de az elméleti, valamint a molekula-építő szerves kémiát is. Továbbmenve: a biológia is lassan kinő - néhai tanárom, Kalmár László matematikus definíciójával - a “prescienciális" állapotból, amely nála az alapelvekre épített kvantifikáció hiányát jelző definíció volt.

A leíró és tapasztalati jellegből már kinőtt tudományos diszciplínákban, így elsősorban a fizikában, eljutottunk oda, hogy - szemben a pár évtizeddel korábbi helyzettel - ma már a vizsgált jelenséget kvantitatívan leíró matematikai formulákat nem csak csonkító elhanyagolások mellett lehetséges megoldani, hanem a számítástechnika révén kvázi-egzakt megoldások is lehetségesek. Azaz a valódi állapotot, folyamatokat pontosan leíró következtetésekre is van lehetőség. Igaz, hogy például nem a korábbi értelemben vett függvényekkel írhatjuk le a jelenséget, de az a képernyőn manipulálható formában jelenik meg.

Koncepciónkban az alaptudományok nélkülözhetetlen, civilizatorikus megalapozó funkciót látnak el, szinte esztétikai értelemben szépek, izgalmasak. (Ez a minőségileg új stratégiára alapozott fejlődés nagyrészt a Csillagháború finanszírozási árhullámán jöhetett létre - és cseng le annak apadásával. Nagy hiba.)

Nos, az anyagtudomány - ezek után - szintézis-tudomány abban az értelemben, hogy az alaptudományok eredményeit teleologikusan, céltudatosan használja. A jelenségek (ilyenek például a diffúziós anyagmozgás, az ötvöződés, a kémiai átalakulások) nem önmagukban, kíváncsiság-jelleggel érdeklik; hanem mint a mikrovilágban működtethető “szerszámok". Az anyagtudomány szerszámokként használja például a diffúziót, annak érdekében, hogy egy előre tervezett funkciójú szerkezetet létrehozzon. Ez a szerkezet lehet akár integrált áramkör, akár különleges acélötvözet, vagy gyógyszermolekula, mindegy, bármi ami ma akár atomi pontossággal létrehozható.

Az persze igaz, hogy az anyagtudományi alapkutatás szinte mindig kénytelen visszanyúlni az alapját képező tudományokhoz - és ez csak erősen szűkítetten nevezhető alkalmazott fizikának, kémiának -, mert az a természetes helyzet, hogy az alapkutatók ráunnak a “mikroszerszámok" alapelveinek olyan részletes kidolgozására, amely az építkező anyagtudomány igényeit is kielégíti. Jómagam ebben az értelemben kutatók évtizedek óta: egy percre sem vesztve szem elől, hogy a diffúziós kísérleteimmel - amikor ugyan az ionimplantáció keltette Frenkel-párok rekombinációjáról, intersticiális szilícium kiválásoknak a bórdiffúziót gyorsító oldódásáról beszélek - egy miniatürizáltabb, megbízhatóbb, kisebb energiafogyasztású tranzisztor előállítását segítem - és elfogadom, hogy ezért finanszíroznak.

A fenti a definíciót azért is tartom pontosnak, mert abból a technológia definíciója automatikusan következik: az nem egyéb, mint az a szabálygyűjtemény, amely leírja ezeknek a “mikroszerszámok"-nak a működési és reprodukciós (!) feltételeit (hőmérséklet, idó, nyomás, illetve hogy mit, mikor és hol kell mérni¹ stb.).

Felvetődhetik a kérdés: Tudomány-e az így definiált anyagtudomány? Mint tudomány, tud-e “jósolni"? A megdöbbentően lenyűgöző válasz az, hogy igen.

Ezt könnyen tudom bizonyítani is. Mára már a legfejlettebb szakmákban léteznek olyan számítógépi programcsomagok, az úgynevezett technológia-szimulációk, amelyek a mikroszerszámok, azaz a technológia adatainak (idő, hőmérséklet, nyomás stb.) betáplálása után a kész termék műszaki paramétereit nagy pontossággal, sőt gyorsan, kiszámítják. Interaktívan órák alatt optimalizálható a technológia. Az integrált áramköri technológia vezeti a mezőnyt. Itt mintegy tízféle technológiai lépés szerepel (termikus oxidáció, ionimplantáció, kémiai rétegleválasztások, kémiai és plazmamarások stb. - a több térbeli dimenzióban dolgozó programokban a strukturáló litográfia is kezelhető). Ezekből kombinálódik össze a többszáz lépésből álló technológia. A modellezés, azaz a választott lépés-sorrendnek a választott paraméterekkel való “lefuttatása" a számítógépen olcsón, azaz anyag- és energiafelhasználás nélkül előre elvégezhető. Tudomásunk van arról, hogy a memóriachipek egyik generációváltásánál (a 4 Mbit DRAM-ból a 16 Mbit DRAM) nem is kellett kísérletezni, az új paramétereket a számítógép pontosan megmondta és már az első sorozat üzemképes volt. Igaz, itt azért volt aránylag egyszerű a továbblépés, mert nem kellett újszerű technológiai lépéseket, új gépeket bevetni - a régiekben “benne volt" ez a tartalék. Ilyen szinten még csak nagyon kevés technológiai tudomány áll (a második helyre talán a szerves, illetve gyógyszermolekulák szintézisét tenném).

El kell ismernem, hogy nem mindegyik általam ismert technológia-szimuláció elégíti ki fizikusi lelkületemet. Vannak olyanok, amelyek az egyszerűbb végén ragadják meg a problémát és egy durva, netán nem is fizikai-kémiai modellel számított eredményeiket a gyár termelési, kihozatali adatainak elemzésével és beillesztésével toldják meg - annak mintájára, amit a fizikusi lelkülettel kárhoztatott végeselem módszernél mondottunk, azaz a folyamatok mögött megbúvó tudomány teljes eltemetésével. Ezek az olcsó programok, sajnos. Módom volt és van azonban kísérletekkel beszállni egy olyan szimulációs program építésébe (ICECREM, FhG-Institut für Integrierte Schaltungen, Erlangen), amely valóban első elvekre vezeti vissza a folyamatok leírását és kellően alapos ahhoz, hogy valósághűen modellezzen. A rossz példák egyike például Boltzmann-statisztikát követő folyamatokat definiál ott is (az ~ exp[-DE/kT] sémában), ahol negatív “aktivációs energiá"-t kell hozzárendelnie. Az, hogy ez nagy argumentumokra divergál, nem érdekli.

Közelítsünk most egészen más oldalról. Kimondható az is, hogy az emberiség fennmaradása azon áll vagy bukik, hogy minden termelési-fogyasztási folyamatot  z á r t  ciklusok részévé tudunk-e - belátható időn belül - alakítani. A Föld lakható voltának fenntartására ugyanis ez az egyetlen esélyünk. Esélyt mondtam, mindössze. Amit meg kell próbálnunk.

Ebből egy minőségileg újtípusú anyag- és energiatakarékosság következik. Ez a program, amelyet globális stratégiai tervezésnek neveznék, és amely úgy viszonylik a mai környezetvédelemhez, mint a mai mikroelektronika a régi rádiócsőhöz, alapvetően két szakmán nyugszik: a számítástechnikán (modellezés, irdatlan méretű adatkezelés) és az - általános értelemben vett, tehát biológiai anyagokat is tartalmazó - anyagtudományon.

Egy teljesen új ipari forradalomnak kell bekövetkeznie - ahogy ezt egy napilapbeli riportban kifejtettem (Magyar Hírlap, 1994. jú1. 29., 12. o.). De induljunk távolabbról. Ismét a Cornell Egyetemet kell említenem: 1981-82-ben módom volt ott végigélni a második olajválságot. Hihetetlen fegyelemmel éltek, de a fű alatt azonnal elindult egy új ipari forradalom. Igaz, azt és akkor csak az állásukból elbocsátott barátaimért való sajnálatomként éltem meg. Akik - incredibile dictu - még engem irigyeltek a magyarországi állásomért... A döbbenetem azonban akkor következett be, amikor 1984-ben újra kijutottam ugyanoda. Akkor éreztem először valami egészen más légkört. Nem mint azelőtt, amikor egy a mienknél egykét évtizeddel fejlettebb, de azért jövőmodellnek kikiáltható országba csöppentem volna, hanem egy másik bolygóra. Mit értek ezen a jelen mondanivalómra értelmezve? Azt, hogy szinte nem maradt a piacon termék, melynek technológiája a válság előtti évekből származott! A gazdaság pár év alatt alkalmazkodott a megdrágult energia diktátumához.

Az általam várt és egyetlen humánus esélyünket jelentő ipari forradalom célfüggvényének a  r e c i k l i z á l h a t ó s á g n a k  kell lennie. Ezért írtam, hatásvadász módon és látszólag lekicsinylően a ma nélkülözhetetlen környezetvédelemről mint szükséges, de nulladik közelítésről. Mert, ugyebár, nem az üvegvisszaváltás (ami nálunk még mindig csak jövő...) szintjén kell mindennek megvalósulnia.

Két tényező fejlettségén múlik mindez:

- az anyagmozgást leíró, valahol a Kirchhoff-törvénnyel analóg köráramok neuronjellegű kapcsolatait kezelő számítógépes optimalizáció az egyik,

- a tényleges megvalósítást jelentő, a legszélesebb értelemben vett anyagtudomány a másik.

Ma még egy ilyen forradalom finanszírozói végképp nem látszanak, de meg kell kísérelnünk a magunk eszközeivel efelé haladni. Efelé visznek az anyag- és energiatakarékos eljárások, a megújuló energiaforrások lehetőségeinek kutatása, azok beépítése az életünkbe. Ebben rejlik az atomisztikus rendezettséget felhasználó anyagtudomány. Amely az én esetemben a számítástechnika ilyetén fejlődéséhez is hozzájánil. Igaz, ennek ma alig van társadalmi megbecsültsége bárhová is tekintek. A Microsystem Techniques-nek igen, de annak létrejöttét lehetővé tevő félvezető eszköztechnológiának alig. Pedig fantasztikus követelményeket kellett fantasztikus eredményességgel kielégítenünk.

Hadd mutassak példákat tehát a mikroelektronikához kapcsolódó anyagtudomány területéről.

Ma az elektronika, ezen belül a mikroelektronika gyors fejlődése meghatározó folyamat. A teljes iparág már túlnőtte az autóipart és így a legnagyobb iparággá vált. Erről Magyarországon is tudomást kell vennünk és levonnunk a józan, de nem jelentéktelen következtetéseket. Oktatásban, kutatás-támogatásban egyaránt. Most azonban inkább arról írok, hogy milyen izgalmas e téren versenyben maradni. Nyilván csak a rések ügyes megkeresésével lehet figyelmet felkeltő eredményeket elérni. Szoktam mondani: ha egy ötletünk, eredményünk publikálása után a japánok nem köröznek le, az ötlet érdektelen volt, nincs tovább mit dolgozni rajta...

De vissza a mondanivalómhoz. Szinte valamennyi, a témával foglalkozó cikk idézi G. Moore, az Intel cég egyik alapítójának észlelését az 1970-es évekből. Eszerint a mikroelektronika fejlődése olyan gyors, hogy a néhány négyzetmilliméteres szilíciumlapkán (chipen) megvalósított áramkörök komplexitása évente duplázódik (“2" törvény"). Ez a hatványfüggvény szerinti tempó példa nélküli a tudományban, technikában. A - vagy húsz éve tartó - folyamat sebessége alig csökkent mára. Így a következő években megtapintjuk a digitális elektronika elvi határait, de  n e m  a lehetőségeinek határait! Vannak tartalékok...

Felvetődik természetesen a kérdés, miért kell miniatürizálni? Az öncélúnak tűnő folyamatnak van egy alapvető, de kevéssé ismert, kevéssé hangsúlyozott motivációja: az áramkörök “integrálásával" a megbízhatóságuk növekszik meg ugrásszerűen. Egy áramkör meghibásodása ugyanis mindig nemkívánatos, atomi szintű anyagmozgásokból, funkcionális határrétegek diszlokálódásából ered. Ha a szilíciumlapkáról beszélünk és azon az említett mikroszerszámokkal kialakított áramkörökről, biztosítandó és jól biztosítható feltétel, hogy az üzemi hőmérsékleten ne mozduljanak el az atomok, azaz az áramkör meghibásodásának valószínűsége rendkívül alacsonyan tartható. Konstrukciós alapelv ugyanis, hogy a mikrofizikai állapot stabilitása, a statisztikai fizika nyelvén, a termikus vagy akár atermikus gerjesztésre bekövetkezhető átalakulások aktivációs energiája, legalább egy tízes faktorral maradjon alatta a működtetés hőmérsékletéhez, illetve a hűlési viszonyok mellett lehetséges mikrotérfogatú felmelegedésekhez tartozó kTtermikus energiának. Ez utóbbi, szobahőmérsékleten körülbelül 0,025 eV. Ezért is szükséges a működtetés feszültségének megválasztásánál az 1 volt nagyságrendjében megmaradni.

Egy sokpólusú csatlakozót, vagy bármilyen külső vezetéket, de bármilyen mozgó elemet tartalmazó eszközt akár véletlenül meglökve, magunk is okozhatunk hibát. Alapvető cél tehát, hogy a legtöbb intelligenciát zsúfoljuk be minden monolit áramköri tokba, hogy annak csak a legszükségesebb mértékben, esetekben kelljen a “külvilággal", pláne velünk, kapcsolatba lépnie.

Említettük, hogy elérjük az elvi határt. Ez a határ úgy is értendő, hogy vajon hány atom is kell egy tranzisztor működéséhez? A mai-holnapi ötven-százmillió, vagy netán elég százezer is. Át kell-e sürgősen térnünk az optikai típusú adatfeldolgozásra? Vagy, belemerülve a kvantumfizikai méretekbe, milyen elvek segítségével lehet információ-processzort konstruálni? Netán a biológia tanít új utakra? Mindez ma ma még a holnapután. Nem is tudományosan érzem mindezt messze, hanem úgy ítélem meg, hogy a megbízhatóság kritériuma teszi ma még utópisztikussá például a biológiai számítógépet. A már említett megbízhatóságnak ugyanis legalább 10⁸ körüli értéknek kell lennie ahhoz, hogy akár az életünket rábízhassuk egy gépre. Azaz százmillió utasítás végrehajtása esetén fordulhat elő egyetlen tévesztés - akárcsak egy kozmikus vagy a tok tóriumtartalmából származó energikus részecske becsapódása okozta úgynevezett “soft" hiba esetén. Természetesen, ezt a hibahatárt is kifogásoljuk, ha magán a komputerizált repülőgépen ülünk...

Ma a világ félvezetőipara lát még legalább egy évtizedet a szilíciumtechnológia fejlődésében: sok a tartalék és a saját logikája szerint fejlődő hagyományos technológiával biztosítható a kívánt megbízhatóság.

A 90-es évek végének tömegterméke, a 64 Mbit DRAM memória igényel ugyan új megoldásokat a meglévő technológiáink palettáján - hogy a méreteknek a felére való csökkentése ne csökkentse le a kihozatali mutatókat - de elvi újdonságot még nem nagyon. Ma az 1 Gbit-es DRAM tároló a cél - egy-két éven belül ipari termékként. Öröm volt nemrég hallani, hogy Európa felébredt és megkísérli e fokozattal Japánt lekörözni. Úgy legyen. Ezt a tárolót az úgynevezett 0,1 m-es technológiával lehet megépíteni. Azaz a legkisebb vonalméret 1000 L. Ezt a technológiát ULSI jelzővel (Ultra Large Scale Integration) illetik. Egyelőre még nem is kellett új, exotikus elemeket, lépéseket bevezetni, mint például azt, hogy az aktív áramköri elemeket ne csak egyetlen rétegben alakítsuk ki, hanem elinduljunk a háromdimenziós áramkörök felé.

Szinte hihetetlen, hogy az egyeduralkodó szilíciumtechnológia anyagmérnöksége milyen szintet ért el. A mai legkorszerűbb mikroelektronikai technológiák alapanyaga, a szilíciumszelet, 25-30 cm átmérőjű. És ez a kristály diszlokációmentes! Inherens szennyezőként csak némi (ppm) oxigén és szén jelentkezik - ettől nem is akarunk megszabadulni, mert a szeletek mechanikai tulajdonságait az oxigén korlátozott jelenléte még javítja is - csak a funkcionális felső rétegben kell precipitáltatni (ezzel elektromosan inaktivizálni) az oxigént.

A tranzisztor működéséhez atomosan rendezett köztes felületek is szükségesek. Különösen fontos a szilícium és a ránövesztett szilíciumoxid határfelületének atomos rendezettsége. Ez képezi ugyanis azt a dielektrikumot, amelyen átnyúló elektromos tér vezérli a felületi rétegben folyó áramot. Egy ULSI tranzisztorban a SiO₂ rétegvastagságára a következő a kritérium: d_ox = 7ą0,2 nm. Hogy a hibahatár mit jelent, arról ennyit: a szilícium rácsállandója 0,5 nm. Azaz a határrétegben legfeljebb egyatomos lépcsők fordulhatnak elő. Ha azt is figyelembe vesszük, hogy egy-egy lépcső úgynevezett “lógó" kémiai kötéseket jelent, azaz ott például a töltéshordozók “csapdába" eshetnek, ezen egyatomos lépcsők tűrhető száma cm²-ként l0⁹ darab. Azaz, ha bármely irányban elindulunk ezen a határrétegen és minden ezredik atomnál (sic!) sűrűbben találunk hibás lépcsőket, a tranzisztor üzemképtelen! Mindemellett ezen a körülbelül 150 atomi réteg

1. ábra. Direkt szeletkötéssel készült pn-dióda illesztetlenségéből származó hibaszerkezet rácsfelbontású keresztmetszeti elektronmikroszkópos képe. Az illeszkedési hibák távolságából 1,5° illesztési hiba adódik (részleteket lásd a szövegben).

2. ábra. Direkt szeletkötéssel készült, 30 nm vastag oxidréteg révén kialakuló SOI szerkezet rácsfelbontású keresztmetszeti elektronmikroszkópos képe, felhívjuk a figyelmet az atomosan rendezett köztes rétegekre (részleteket lásd a szövegben).

A bemutatandó mintákat az egyik német doktoranduszom, R. Wiget készítette az erlangeni Fraunhofer Intézetben, a rácsfelbontású keresztmetszeti elektronmikroszkópos felvételek Pécz Béla barátom (MFKI) szaktudását dicsérik (már a kérdéses helyek megtalálása is kiemelkedő teljesítmény). Mindkét felvétel az úgynevezett direkt szeletkötéssel készült eszközöket mutat. A direkt szeletkötés a “hegesztés" egy változata: szilárd fázisú reakcióval létesítünk szabályos kötéseket az atomi méretben közelvitt (hihetetlen technológiai higiéne igényeltetik: egy szubmikronos porszem megakadályozhatja ezt!) szeletek között (Direct Wafer Bonding, DWB). Az 1. ábra egy p-típusú és egy n-típusú szeletből kialakítandó nagyteljesítményű dióda illeszkedési hibáit mutatja, amely a két gondosan egymásra helyezett szeleten az atomsorok kismértékű (mintegy arctg[1/35]) forgatásos illesztetlenségéből erednek. A második felvételről kissé többet kell beszélnünk. A hagyományosan kialakított áramköröket pn-átmenetek szigetelik el a szilícium alaplemeztől. Ez mindig szivárgási, illetve visszáram felléptével jár együtt. A hátrány kiküszöbölésére fejlesztik ma az úgynevezett Szilícium Szigetelőn (Silicon-On-Insulator, SOI) alapanyagokat, ahol az áramkört befogadó felszíni vékony szilíciumot egy SiO₂ réteg választja el a “tömbtől". Ezzel az áramköröknek nem csak a fogyasztása csökken, de például a sugárzások iránti érzékenysége is - és ez nem csak katonai jelentőségű kérdés: az áramköri tokok műanyagából a tóriumot sosem lehet teljesen kivonni. A radioaktív bomlástermékek (-részek) a szilíciumban elektron-lyuk lavinákat keltve számítási tévesztést (“soft error") okozhatnak a tranzisztorban. SOI alkalmazásakor a lavina csak az alsó, elektromos funkció szempontjából érdektelen részben keletkezhetik. SOI előállítására több technika versenyez (oxigén implantáció, DWB). A 2. ábrán egy DWB-szelet keresztmetszeti képét mutatjuk be. SOI céljára egy 30 nm vastag SiO₂ réteggel borított szilíciumlemezre hegesztjük a második szilíciumot és azt csiszolással vékonyítjuk le a kialakítandó eszközök által igényelt vastagságra (ez nagyságrendben 100 nm - ebből világos, hogy mi ennek a technikának a fő nehézsége: párhuzamos csiszolás egy teljes szelet felületén…). A képen jól látható az atomosan rendezett SiO₂-Si határréteg.

3. ábra. Oldalirányból érkező, 215 MeV energiájú kripton-ionok hatására kialakuló nyom grafit (HOPG) felületén, STM felvétel, két metszetben kvantitatív képpel (részleteket lásd a szövegben).

A harmadik és negyedik felvételen nem mikroelektronikai, de unikális eredményeinkből mutatok be, amelyeket Bíró László Péter (ATKI) készített pásztázó alagút(STM), illetve atomerő mikroszkóppal (AFM). A mintákat Havancsák Károly (ELTE) nagyon nagyenergiájú nehézionokkal sugározta be Dubnában. Az ionok a minták oldalán (“bütü") léptek be és az arra merőleges, atomi méretekben sík felületen kerestük meg a kitörő ionok nyomait. A 3. ábra STM képén egy úgynevezett közelítőleg kristályos grafit (Highly Oriented Pyrolythic Graphite, HOPG) felületén, 215 MeV energiájú kripton-ionok hatására kialakuló nyomot láthatunk. A betétek a metszeteket és méreteiket mutatják. A 4. ábra szilíciumot mutat, amelyet ugyancsak oldalról sugároztunk be 209 MeV-es Kr-ionokkal. A két síkot elválasztó éltől 28 m távolságra (28 m az ionok behatolási mélysége) készült AFM felvételen az ott keletkezett felületi struktúrát mutatjuk be. Itt a kis

4. ábra. Oldalirányból érkező, 209 MeV-es Kr-ionok által az oldalfaltól 28 m távolságban felvett AFM felvétel (28 m az ionok behatolási mélysége). A nagy kráterek a kitörő Kr-ionok által sodort Si-atomokból, a kis, köralakú szerkezeteket a kaszkádban részvevő Si-atomok hozzák létre (részleteket lásd a szövegben).