Атомно-молекулярные и электронные процессы на поверхности полупроводников, помещенных в диссоциированные газы

• Автор: Мосин, Юрий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 97 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Елава 1 ПРОЦЕССЫ НА ГРАНИЦЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И
АКТИВНЫХ ГАЗОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ). ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Адсорбция и десорбция атомов и молекул
1.2 Гетерогенная рекомбинация атомов
1.3 Аккомодация энергии твердым телом
1.4 Образование возбужденных молекул
1.5 Эмиссионные явления
1.6 Обзор методов исследования поверхности и процессов на границе твердых тел и активных газов
1.7 Постановка задачи
Глава 2 МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Экспериментальная установка
2.1.1 Реакционная камера
2.1.2 Система получения, очистки и напуска газа
2.1.3 Источник атомов
2.1.4 Измеритель концентрации атомов
2.1.5 Система получения и измерения вакуума
2.1.6 Система изменения и регистрации температуры
образца
2.1.7 Блок измерения динамического эффекта
2.1.8 Устройство для адсорбционных и десорбционных измерений
2.1.9 Устройство регистрации интенсивности РРЛ
2.2 Образцы
2.3 Методика эксперимента
2.4 "Холостые" опыты
Глава 3 КИНЕТИКА АДСОРБЦИИ И ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ
РЕКОМБИНАЦИИ АТОМОВ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
3.1 Введение
3.2 Кинетика РРЛ, кинетика адсорбции и рекомбинации атомов кислорода и водорода на поверхности твердых тел
3.2.1 Влияние степени отчистки поверхности образцов на форму зависимостей от времени динамического эффекта гетерогенной химической реакции, интенсивности РРЛ и адсорбции атомов
3.2.2 Кинетика адсорбции и рекомбинации атомов водорода
на поверхности твердых тел
3.2.3 Кинетика РРЛ. Начальный пик на зависимости от времени скорости гетерогенной рекомбинации атомов водорода на поверхности твердых тел
3.2.4 Кинетика адсорбции и рекомбинации атомов кислорода на поверхности твердых тел
3.2.5 Кинетика адсорбции и рекомбинации атомов смеси водорода и кислорода
3.2.6 Автоколебания интенсивности РРЛ
3.3 Обсуждение результатов
3.3.1 Критика моделей реакции и возбуждения РРЛ, основанных на ударном механизме гетерогенной рекомбинации атомов водорода
3.3.2 Модель, учитывающая захват атомов из газовой фазы
в пред сорбированное состояние [18-20]
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Процессы взаимодействия атомизированных газов с твердыми телами находятся в сфере внимания таких областей науки, как физика полупроводников, физика плазмы, оптика, физическая электроника, космические исследования, химия твердого тела, гетерогенный катализ, горение.
Микроминиатюризация приборов привела к такому положению вещей, когда информация о процессах, происходящих на границе полупроводника и газовой смеси, может иметь прямое отношение к физическим явлениям, лежащим в основе работы прибора. В связи с чем, многие проблемы, имеющие отношение к системе газ - твердое тело, обусловлены также нуждами полупроводникового приборостроения и микроэлектронной промышленности.
Явления, возникающие на границе твердого тела и атомномолекулярной газовой смеси, сложны и многообразны. Взаимодействие атомов и молекул с твердыми телами сопровождается перераспределением поверхностных химических связей, возникновением поверхностных электронных состояний, изменением поверхностных электронных зон, структурными перестройками. Возникающие при протекании гетерогенных реакций люминесценция, распыление поверхности, эмиссия электронов, нейтралей и ионов и динамической эффект несут информацию о химическом составе, структуре и электронном спектре поверхности, о кинетике и механизме химических превращений и об активной газовой атмосфере. Регистрация эффектов, сопровождающих поверхностные реакции, дает чувствительный инструмент для изучения процессов на границе газа с твердым телом, для решения научных и технологических задач катализа, плазмохимии, микроэлектроники, выращивания тонких пленок, космического материаловедения.
Для контроля за состоянием поверхности твердых тел применяют методы дифракции электронов, регистрацию ИК спектров, контроль за работой выхода и другие. Временное разрешение большинства этих методов невели-

нями трансформации. Система нагрева позволяла производить нагрев образцов до температуры 500 К. Температуру образцов контролировали с помощью терморезистора КС-2662.
2.1.7 Блок измерения динамического эффекта
Использовали весы Мак-Бена (кварцевая спираль). Измеряли силу, действующую на образец при протекании на его поверхности реакции рекомбинации атомов. Для этого порошок в количестве 5 мг наносили тонким слоем в виде пятна диаметром 5-6 мм на дно стеклянной чашечки диаметром «12 мм, которую подвешивали к кварцевым пружинным весам чувствительностью 8ТО'8 Н (способ нанесения образца позволяет нейтрализовать радиометрический эффект, возникающий при нагреве порошка, протекающей на его поверхности химической реакции).
Регистрацию вертикальных перемещении чашечки осуществляли с помощью индуктивного или емкостного датчика 5 чувствительностью 70 В/мм.
К чашечке на длинной нити подвешивали либо горизонтально расположенную металлическую пластинку, служившую подвижной обкладкой емкостного датчика (две другие неподвижные обкладки располагались параллельно подвижной в нижней части реакционной камеры), либо цилиндрический сердечник, являющийся подвижной частью индуктивного датчика. Осуществляли преобразование индуктивность - напряжение, либо емкость -напряжение.
Сигнал датчика записывался с помощью двухкоординатного самопишущего прибора Н307 (на схеме поз. 8) или вводился в персональный компьютер (для чего была написана соответствующая программа), что позволяло отслеживать его на экране монитора.
Чувствительность автоматических весов, откалиброванных с помощью

груза массой 1 мг, составила 4-10' Н, постоянная времени - 0,1 с.