Количественный анализ в спектроскопии потерь энергии отраженных электронов в кремнии и железо-кремниевых структурах

• Автор: Александрова, Галина Алексеевна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ В ЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
1.1. Общие сведения об электронной спектроскопии
1.2. Восстановление исходных спектров эмитированных электронов из
экспериментальных результатов
1.3. Анализ электронных спектров
1.4. Влияние на спектр фона неупруго рассеянных электронов
1.5. Сечение неупругого рассеяния электронов
1.6. Диэлектрическая теория сечения неупругого рассеяния
1.7. Влияние поверхностных возбуждений на спектры
характеристических потерь энергии электронов
1.8. Постановка задачи
Глава II. АППАРАТУРА И МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СПЕКТРОВ
2.1. Регистрация электронных спектров
2.2. Экспериментальные установки, используемые в исследованиях
2.3. Расчет параметра поверхностных возбуждений из
экспериментальных спектров
2.4. Расчет сечения неупругого рассеяния из экспериментальных
спектров
Глава III. ПРИМЕНЕНИЕ АППРОКСИМАЦИИ СПЕКТРОВ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ ОТРАЖЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ НОРМАЛЬНЫМ ЗАКОНОМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ В ПРОЦЕССЕ ТЕРМООБРАБОТКИ
3.1. Экспериментальные спектры потерь энергии на разных стадиях
термической очистки кремниевого образца
3.2. Аппроксимация экспериментальных спектров нормальным законом
распределения
3.3. Относительное содержание примесей на поверхности кремния на разных стадиях термообработки
3.4. Выводы к главе III
Глава IV. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЗБУЖДЕНИЙ НА СПЕКТР ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ ОТРАЖЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ В КРЕМНИИ
4.1. Экспериментальные спектры потерь энергии отраженных электронов кремния при разных энергиях первичных электронов
4.2. Зависимость поверхностного параметра от энергии первичных электронов
4.3. Вклад поверхностных возбуждений в спектр потерь
4.4. Выводы к главе IV
Глава V. ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПОЗИТНЫХ СТРУКТУР Гех81,.х С РАЗНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КОМПОНЕНТОВ МЕТОДОМ СПЕКТРОСКОПИИ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ ОТРАЖЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ
5.1. Спектры потерь энергии отраженных электронов структур I7ехЯ51_х
5.2. Сечения неупругого рассеяния при разном содержании железа и кремния в образце
5.3. Выводы к главе V
Глава VI. ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРОВ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ ОТРАЖЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР ЖЕЛЕЗО-КРЕМНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕЧЕНИЯ НЕУПРУГОГО РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ
6.1. Экспериментальные спектры потерь энергии отраженных электронов слоистых структур железо-кремний
6.2. Количественный анализ слоистых структур Ье/Ь! и Ы/Ее по спектрам потерь энергии отраженными электронами
6.3. В ыводы к главе VI
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время в связи с развитием микро-и нанотехнологии наблюдается повышенный интерес к поверхности и ее свойствам, так как именно от состояния поверхности зависит качество приборов и устройств. Неустойчивость свойств поверхности, их неконтролируемые изменения с температурой и под влиянием окружающей среды приводят к нестабильной работе, а часто и к выходу приборов из строя. Поэтому к качеству и чистоте применяемых материалов предъявляются повышенные требования. Получение таких материалов и контроль их качества стали возможными благодаря сочетанию целого ряда факторов, таких как прогресс сверхвысоковакуумпой техники, развитие методов исследования, чувствительных к составу и структуре внешней поверхности твердых тел, появление быстродействующих компьютеров.
Для удовлетворения технологических потребностей постоянно создаются новые методики и приборы, однако, принципы их действия сводятся к нескольким фундаментальным процессам, которые управляют взаимодействием частиц и излучений с веществом. Идентификация элементов осуществляется по энергии испускаемого излучения, а атомная концентрация определяется по его интенсивности. Широкое распространение для анализа поверхности получили методы электронной спектроскопии [1-7], которые обладают высокой поверхностной чувствительностью (0.5 - 3 нм) и достаточно легко реализуются на практике. Поверхностная чувствительность этих методов является следствием небольшой средней длины свободного неупругого пробега электронов в твердых телах, по порядку величины составляющей несколько атомных расстояний для средних энергий электронов.
В настоящее время для количественного элементного анализа поверхности традиционно используется метод коэффициентов элементной

неупругого рассеяния. Согласно этим работам сечение неупругого рассеяния может быть выражено через мнимую часть обратной диэлектрической функции материала [13, 14]
К{Е,Па)) = --
тгЕа0 г к
г [к, со)
(1.15)
Здесь Е - энергия электрона; Ьа> и к — изменение энергии и волнового числа электрона в результате неупругого рассеяния; а0 - радиус Бора; є(к,со) - комплексная диэлектрическая функция; пределы интегрирования А1 = (іт/п2 }/2 [4Ё ± лІЕ-Лсо), где т - масса электрона, определяются законами сохранения энергии и импульса.
Мнимая часть обратной диэлектрической функции, в свою очередь выражается через сумму осцилляторов
1т(-

г(к, со)

АіУіксй
Йю0/ +
П2к2

(1.16)
+ (у МУ
Таким образом, поиск сечения неупругого рассеяния в каком — либо элементе сводится к нахождению параметров его диэлектрической функции: силы осциллятора - А,-, коэффициента затухания - у,- и критической энергии -Сечение неупругого рассеяния может быть рассчитано как для однородного, так и для многокомпонентного материала [56, 57].
Сечения неупругого рассеяния отличаются по форме и положению максимумов для разных элементов. Для многих элементов существенные различия имеют и значения максимумов. Так, например, сечение неупругого рассеяния, вычисленное для кремния при энергии первичных электронов