Электронная структура и фазовый состав тонких пленок на основе углерода и кремния, определенные методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии

• Автор: Шамин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений и условных обозначений

Введение

1 Информативность рентгеновских эмиссионных спектров

1.1 Интенсивность рентгеновских спектров и ее связь с плотностью электронных состояний
1.2 Вариация энергии возбуждающих электронов — возможность исследования состава и электронной структуры атомных слоев по глубине

их залегания

1.2.1 Распределение характеристического рентгеновского излучения по глубине

1.2.2 Модель Яковица и Ньюбури

1.2.3 Модель Брауна

2 Атомная и электронная структура соединений углерода и кремния

2.1 Структурные формы углерода в конденсированном состоянии
2.1.1 Кристаллическая структура алмаза
2.1.2 Кристаллическая структура графита
2.1.3 Структура плёнок углерода
2.1.4 Расчеты зонной структуры алмаза, лонсдейлита, графита . .
2.2 Атомная и электронная структура кремния и его соединений
2.2.1 Особенности формирования рентгеновских
эмиссионных 1/2,з-спектров
2.2.2 Особенности химической связи в силицидах и ее
проявление в рентгеновских спектрах
2.2.3 Барьеры Шоттки в интерфейсах “переходный металл - кремний”
3 Методика эксперимента
3.1 Рентгеновский спектрометр РСМ-
3.2 Ультрамягкий рентгеновский спектрометр высокого энергетического и пространственного разрешения “Спектрозонд”
3.3 Устойчивость образцов к воздействию электронного пучка
3.4 Другие спектральные эксперименты
4 Рентгеновские эмиссионные спектры углеродных материалов
4.1 Особенности формирования рентгеновских эмиссионых С Аа-спектров
гетерофазных материалов на основе углерода

4.2 Ориентационные зависимости С А'а-спектров
4.2.1 Квазимонокристаллический графит
4.2.2 Борированное углеродное волокно
4.3 Влияние нейтронного облучения на электронную структуру графита
и алмаза
4.4 Рентгеновские эмиссионные С Л'а-спектры углеродных алмазных и
алмазоподобных пленок
4.5 Определение типа электронной гибридизации в пленках CN0<2; по рентгеновским эмиссионным спектрам
5 Применение ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии для исследования интерфейсов на основе кремния
5.1 Si Зс!-состояния в рентгеновских эмиссионных Si ^гд-спектрах 3d-
силицидов
5.2 Электронная структура, рентгеновские эмиссионные и фотоэлектронные спектры силицидов 4d- и 5г1-элементов
5.3 Применение ультрамягкой рентгеновской эмиссионой спектроскопии
для анализа профиля Fe-Si слоев, полученных имплантацией в кремний ионов Fe+
5.4 Взаимодействие кремния с иридием в системе Ir/Si
5.5 Применение ультрамягкой рентгеновской спектроскопии для анализа многослойной структуры W/Si
5.6 Структуры SiOg/Si, облученные высокоэнергетическими электронами
5.7 Применение рентгеновских Si 1/2,з-спектров для анализа слоев, по-
лученных совместным распылением разнесённых в пространстве источников БЮг и Si
5.8 Рентгеноэмиссионное исследование структуры слоев Si:H, сформированных имплантацией ионов водорода с низкой энергией
Заключение
Выводы
Список основных публикаций по теме диссертации
Литература
Список сокращений и условных обозначений
XPS Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, рентгеновские фо-
тоэлектронные спектры (X-ray Photoelectron Spectroscopy).
XES Рентгеновская эмиссионная спектроскопия, рентгеновские эмиссион-
ные спектры (X-ray Emission Spectroscopy).
RBS Резерфордовское обратное рассеяние (Rutherford Back Scattering).
Eq Энергия возбуждающего электрона на поверхности материала-
мишени.
Re Максимальная глубина проникновения электронов в вещество.
Rx Глубина выхода рентгеновского излучения.
ip{pz, Е0) Функция распределения электронов по глубине
CVD Метод химического осаждения из газовой фазы (chemical vapour
deposition).
DLC Алмазоподобный углерод (diamond-like carbon).
KPC Спектры комбинационного рассеяния света.
ВИМС Вторичная ионная масс-спектроскопия.
ВПЭМ Высокоразрешающая просвечивающая электронная микроскопия.
ИК Инфракрасное (поглощение).

тры из работы [79]. Можно видеть хорошее совпадение результатов, полученных нами, с результатами [79], что доказывает достоверность наших экспериментальных данных. Подробно результаты раздела представлены в [78].
4.2.2 Борированное углеродное волокно
Борированное углеродное волокно считается одним из наиболее перспективных жаростойких материаллов. Углеродные волокна являются сильно текстурирован-ными материалами, что позволяет выполнить исследования анизотропии рентгеновских спектров при различной ориентации образцов. Результаты измерения С Ка-эмисионных полос в образцах углеродной ткани и борированного углеродного волокна типа ВЭН-280, ориентированных так, что образующие волокна перпендикулярны и параллельны направлению выхода рентгеновского излучения показаны на рис. 4.4.
Можно отметить, что в случае борированного волокна наблюдается заметное перераспределение интенсивностей подполос спектра в зависимости от ориентации данного материала относительно дифракционной решетки. В то же время, в случае углеродной ткани, исходной для борирования, таких изменений не обнаружено. Это, по всей видимости, связано с некоторым искривлением ткани, что нивелировало эффект анизотропии. Наличие ориентационной зависимости С Тба-спектров эмиссии у борированого волокна, хорошо видное из рис. 4.4, свидетельствует о его анизотропности. Наши результаты совпадают с данными работы [19]. Можно предполагать, что структура борированного волокна описывается моделью коаксиальных цилиндров (см. работу [19]), образованных из графитоподобных слоев. Основные результаты раздела опубликованы в [78].