Модификация приповерхностных слоев альфа оксида галлия при облучении сверхбольшими дозами ионов

Проведено детальное исследование параметров, характеризующих эпитаксиальные слои $\alpha$-Ga$_2$O$_3$, выращенные методом хлоридной газофазной эпитаксии, как до их облучения, так и после бомбардировки атомарными Р и Та и молекулярными ионами PF$_4$ с дозами до 45 dpа. Использовался широкий набор взаимодополняющих методов анализа: дифракция рентгеновских лучей, атомно-силовая микроскопия, спектрометрия резерфордовского обратного рассеяния в сочетании с каналированием, и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. Установлено, что накопление радиационных повреждений приводит к формированию полностью аморфного слоя от поверхности и вглубь. При больших дозах атомарные ионы Р и Та формируют более толстый аморфный слой, чем молекулярные ионы PF$_4$, и вызывают небольшой свеллинг (распухание облучаемого материала). Среднеквадратичная шероховатость поверхности пленок $\alpha$-Ga$_2$O$_3$ сохраняется примерно на одном уровне от 0.7 до 0.5 нм вплоть до дозы 45 dpа независимо от типа используемых ионов. Для мелкомасштабного рельефа, отражающего атомарные ступени на поверхности кристаллитов, заметно сглаживание и потеря деталей, вызванные аморфизацией приповерхностного слоя мишени при облучении. Крупномасштабный рельеф практически не изменяется. Бомбардировка ионами приводит к декомпозиции состава приповерхностного слоя мишени c потерей кислорода и частичным восстановлением галлия до состояний Ga$^0$ и Ga$^+$.