Изменение состава поверхности и релаксационные процессы при ионной бомбардировке двухкомпонентных материалов

• Автор: Степанова, Мария Георгиевна
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 302 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. НЕКОТОРЫЕ АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ В ИССЛЕДОВАНИИ ИЗМЕНЕННЫХ СЛОЕВ ПРИ ИОННОИ БОМБАРДИРОВКЕ.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Преимущественное распыление,
точность аналитической теории
1.2. Проблема информационной глубины при исследовании состава поверхности методами ЭОС и РФЭС
1.3. Асимметричные профили травления при послойном
анализе границ раздела слоистых структур
1.4. Образование и релаксация упругих напряжений
при ионной бомбардировке
1.5. Композиционно-структурное дальнодействие в GaAs
1.6. Заключение
ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ КАСКАДНОГО ПЕРЕНОСА
2.1. Введение
2.2. Газовая и жидкостная модели
в приближении парных столкновений
2.3. Вывод кинетического уравнения для жидкостной модели
2.4. Сравнение с другими подходами
в теории каскадного переноса
2.5. Расчет коэффициентов распыления
и других каскадных характеристик
2.6. Численная реализация
2.7. Потенциалы взаимодействия и сечения рассеяния
2.8. Апробация модели каскадов
2.9. Выводы

ГЛАВА 3. ПРЕИМУЩЕСТВЕННОЕ РАСПЫЛЕНИЕ
3.1. Введение
3.2. Особенности подхода для исследования преимущественного распыления
3.3. Роль энергии, угла падения и массы ионов
3.4. Рекомендации
3.5. Поверхностная энергия связи
в силицидах переходных металлов
3.6. Перспективное направление исследований:
распыление ионами припороговых энергий
3.7. Выводы
ГЛАВА 4. ДИФФУЗИОННЫЙ МЕХАНИЗМ РЕЛАКСАЦИИ УПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЙ
И РЕЛАКСАЦИОННАЯ СЕГРЕГАЦИЯ
4.1. Введение
4.2. Диффузионный механизм релаксации упругих напряжений
4.3. Модель для определения стационарного профиля концентрации с учетом диффузионной релаксации напряжений
4.4. Вычислительная процедура
4.5. Образование уплотнений
и избыточного свободного объема
4.6. Релаксационная сегрегация
4.7. Стационарный состав распыляемой поверхности
4.8. Интерпретация результатов ЭОС
при исследовании состава распыляемой поверхности
4.9. Выводы
ГЛАВА 5. ЗАВИСИМОСТЬ СОСТАВА ПРИПОВЕРХНОСТНОЙ ОБЛАСТИ
ОТ ВРЕМЕНИ РАСПЫЛЕНИЯ
5.1. Введение
5.2. Диффузионное приближение
в теории каскадного перемешивания

5.3. Приближение несжимаемой мишени
5.4. Вычислительная процедура
5.5. Развитие релаксационной сегрегации во времени
5.6. Корреляция между зависимостью состава поверхности
от времени распыления и формой стационарного профиля концентрации
5.7. О возможности исследования релаксационной сегрегации при помощи послойного анализа измененных слоев
5.8. Выводы
ГЛАВА 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОФИЛЕЙ ТРАВЛЕНИЯ ПРИ ПОСЛОЙНОМ АНАЛИЗЕ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА СЛОИСТОЙ ПЛЕНКИ
6.1. Введение
6.2. Асимметрия профиля травления,
связанная с каскадным перемешиванием
6.3. Роль релаксационной сегрегации
6.4. Роль химических эффектов
6.5. Выводы
ГЛАВА 7. МОДЕЛИРОВАНИЕ АНОМАЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ
И СОСТАВА ПРИ ИОННОЙ БОМБАРДИРОВКЕ GaAs
7.1. Введение
7.2. Модель структурного дальнодействия в GaAs
7.3. Распыление и каскадное перемешивание
7.4. Релаксация упругих напряжений
в многофазном материале
7.5. Аморфизация и рекристаллизация
7.6. Вычислительный эксперимент
7.7. Автокаталитический процесс с запаздывающей диффузией
7.8. Сегрегация на границах зерен нано-GaAs
7.9. Расширяющийся измененный слой и концентрационные волны. Интерпретация экспериментальных результатов
7.10. Выводы

Однако ионная бомбардировка изменяет отношение поверхностных концентраций компонентов обратно пропорционально отношению их коэффициентов распыления, и приводит к образованию приповерхностного измененного слоя. Регистрируемые Оже- и фото-сигналы также формируются в тонком, но все же имеющем конечную глубину слое. Если в пределах информационной глубины имеются значительные градиенты концентрации, интерпретация результатов ЭОС или РФЭС становится трудоемкой задачей.
Изменение состава поверхности и приповерхностной области, вызванное ионной бомбардировкой, и его влияние на Оже-сигналы широко исследуется в литературе [64-67]. Типичный пример представлен на Рис. 1.7. На этом рисунке изображены отношения стационарных концентраций ниобия и кремния (°°/с?°с на поверхности ЫЬБ12 после облучения ионами аргона кэВ-энергий, определенные по амплитуде Оже-сигнала с использованием низкоэнергетических линий (ИЬ - 176 эВ, Бд. - 92 эВ ) и высокоэнергетических линий (ИЬ -1736 эВ, Э1 - 1621 эВ), по данным из работ [68,69]. Видно, что измерения по низкоэнергетическим линиям дают сильное обогащение поверхности ниобием, с характерной для силицидов зависимостью от энергии ионов аргона (см. для сравнения Рис.1.4 и Табл.1.2). При этом наблюдается хорошее согласие с теоретической оценкой по формуле с/с; = (гзуу) [с;ь/с°, в которой отношение У5Уу;ъ определяется выражением (1.1) при и /и , равном отношению энергий сублимации чистых элементов (1.6) и т = 0.18. Измерения с использованием высокоэнергетических линий также показывают обогащение ниобием, но оно слабее и практически не зависит от энергии ионного пучка.
На Рис.1.8 приведен еще один пример, демонстрирующий влияние информационной глубины на результаты Оже-анализа поверхности