Моделирование процессов транспорта и эмиссии электронов при заряжении поверхности диоксида кремния электронным пучком

• Автор: Главатских, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 195 с. : ил

Содержание
Введение

1. Зарядовые эффекты и электронно-фононные процессы в

экзоэлектронной эмиссии диэлектрических материалов

1.1. Экзоэлектронная эмиссия как метод исследования электронных процессов в поверхностных слоях твердых тел

1.2. Экзоэлектронная эмиссия — многостадийный физический

процесс

1.3. Основные модели ЭЭЭ диэлектриков

1.3.1. Термоионизационные модели

1.3.2. Рекомбинационные модели

1.4. Электрон-фононное взаимодействие при транспорте электронов

1.4.1. Полярное рассеяние
1.4.2. Неполярное рассеяние
1.5. Моделирование процесса заряжения диэлектриков при облучении электронами
1.5.1. Ток первичных электронов
1.5.2. Возбуждение и транспорт внутренних вторичных
электронов
1.5.3. Дырочный ток
1.5.4. Ток Пула-Френкеля из валентной зоны
1.5.5. Электронная инжекция Фаулера-Нордгейма из подложки
1.5.6. Суммарный ток в диэлектрике при электронной бомбардировке
1.6. Энергетическое распределение электронов зкзоэмиссии
1.7. Моделирование процессов экзоэмиссионного акта и алгоритм расчета ЭРЭ
1.8. Выводы и постановка задач исследований

2. Заряжение диэлектриков при электронной бомбардировке
2.1. Расчет дырочного тока
2.2. Алгоритм моделирования процесса заряжения диэлектриков
при облучении электронами
2.3. Программное обеспечение модифицированного алгоритма
моделирования процессов заряжения диэлектриков при электронной бомбардировке
2.4. Результаты моделирования зарядового состояния и напряженности электрического поля для диэлектрика Si02
2.5. Моделирование заряжения металл-диэяектрических структур
2.6. Моделирование зоны эмиссии
2.7. Выводы
3. Исследование энергетического и углового распределений
электронов экзоэмиссии
3.1. Методика компьютерного эксперимента при исследовании
энергетического и углового распределений электронов
3.2. Компьютерное моделирование энергетического и углового
распределений экзоэлектронов
3.2.1. ЭРЭ при отсутствии электрического поля объемного заряда в эмиттере
3.2.2. Моделирование ЭРЭ после электронной бомбардировки
3.3. Выводы
4. Компьютерные методики анализа экзоэмиссионных
измерений
4.1. Разработка и апробация экспертной системы для исследования экзоэмиссии диэлектриков
4.1.1. Принцип построения экспертной системы исследования ТСЭЭ диэлектриков
4.2. ППП SPARK для обработки данных экзоэмиссионных измерений

В термическом равновесии при температуре Т согласно уравнению (49) протекает ток
где (Д - пространственная концентрация ловушек, 7 - коэффициент, выражение ^1 — ехр(7рп)^ отражает степень заполнения ловушек при данном отрицательном заряде рп.
Начиная с определенного значения напряженности поля, в зависимости от глубины центра захвата £), ток Пула-Френкеля резко возрастает, затем, при достижении полного вырождения ловушки {у/рр — 1), переходит к медленному подъему ~ А. Для материалов БЮг и А120з была обнаружена ловушка с энергией Ег = (1,1 1, 3) эВ [57]. При моделирова-
нии в расчетах была взята энергия активации Ег = 1,2 эВ, что коррелирует с максимумом ТСЭЭ при 170°С [9]. В этой ловушке находится только часть электронов (ре//) общего отрицательного заряда рп < 0 (ур. (54)) с максимальным возможным зарядом во ■ С) в ловушках с энергией активации Et и пространственной концентрацией С). В расчетах использовались значения
Уравнение (53) описывает стационарный ток в термическом равновесии, но в условиях проведения эксперимента и его моделирования, величины напряженности поля и плотности заряда изменяются с течением временем. Вероятность У/рр определялась как вероятность перехода, следовательно, умножение на частотный коэффициент термической активации /Д дает временную интенсивность выхода электронов из ловушек в зону проводимости. Освобожденные заряды дрейфуют в поле высокой напряженности, необходимой для возникновения эффекта Пула-Френкеля, поэтому для описания можно принять кинетику первого порядка. Плотность тока Пула-Френкеля по глубине х описывается аналогично уравнениям для плотности тока вторичных электронов в направлении трансмиссии:
]РР = Ре// • ИгРр • ре ■ А

7 = 0,1 см3/(А-с), Сь — (1015 ч- 1017) см 3.
$РРт{р) = ЗРРт{% - Дж) + -^Рерр^ьУ^рр&Х