Влияние спектрального состава света и фазового состава полупроводниковой мишени на вторично-ионный фотоэффект

• Автор: Матасов, Максим Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1. Некоторые закономерности ионной масс-спектрометрии и вторично-ионного фотоэффекта. Аналитический обзор

1.1. Процессы масс-спектрометрии и некоторые типы масс-спектрометров

1.2. Особенности распыления сложных многофазных систем. Предмет экспериментальных

исследований

1.3. Взаимодействие излучения, в частности ускоренных ионов с веществом

1.4. Вторично-ионный фотоэффект. Классификация, определение и механизмы

1.5. Фотопроводимость полупроводниковой мишени

1.6. Оптические и люминесцентные свойства полупроводниковых мишеней

1.7. Облучение твёрдых тел электронами. Оже- эффект
Выводы из аналитического обзора
2. Исследование спектральной зависимости вторично-ионного фотоэффекта на пленках СбЯ-РЬЭ.

2.1 Объекты исследований
2.1.1 Образцы твёрдых ограниченных растворов. Метод и особенности получения
2.1.2. Особенности строения. Расчёт мольных долей по массовым долям основных фаз (Сс/5,РЬ5)
2.1.3. Состав поверхности. Исследование методами Оже-спектрометрии
2.1.4. Морфология поверхности плёнок твёрдых ограниченных растворов
2.1.5. Феноменологическое описание баланса заряда при бомбардировке и распылении. Выражение для скорости травления
2.2. Изучение спектральной характеристики ВИФЭ для ионов кадмия Сб'
2.2.2. Исследование изменения выхода отрицательных вторичных ионов кислорода
2.3. Изучение спектральной характеристики ВИФЭ для ионов свинца РЬТ
2.4. Сравнение изменения выхода вторичных ионов при распылении мишени ионами кислорода и ионами аргона
2.5. Теоретическое описание спектральной характеристики вторично- ионного фотоэффекта
2.6. Математическое описание аномального эффекта
2.7. Наблюдение и закономерности ВИФЭ на других веществах и структурах. ВИФЭ в структуре 510 па Ся/
Выводы к второй главе:
3. Оптические и фотоэлектрические свойства плёнок Сб5(х)-РЬ5(1-х)
3.1. Экспериментальное определение спектральной кривой коэффициента пропускания и отражения образцов твёрдых ограниченных растворов сульфида сышца и кадмия

3.2. Расчёт коэффициентов поглощения и рассеяния твёрдых ограниченных растворов сульфида свинца и кадмия при помощи программы AID 3.3.
3.3. Люминесценция плёнок твёрдых ограниченных растворов сульфида свинца и кадмия
3.4. Схема подробного расчёта люминесценции образцов твёрдых ограниченных растворов с учётом распределения фаз, входящих в состав образца
3.5. Фотоэлектрические исследования твёрдых ограниченных растворов сульфида свинца и кадмия
3.6. Исследования оптических свойств плёнок твёрдых ограниченных растворов в ИК диапазоне .
3.7. Спектры фотолюминесценции SiO-GaAs
3.8. Катодолюминесценция на SiO/GaAs
Выводы к третьей главе:
4. Некоторые закономерности аномального ВИФЭ. Математическое описание
4.1. Описание переноса энергии из широкозонной фазы в узкозонную за счёттермолизации неравновесных инжектированных носителей
4.2. Расчёт интенсивности люминесценции, возникающей за счёт накачки узкозонной фазы.
Выводы к четвёртой главе;
Заключение:
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Среди методов определения химического состава вещества растущее значение приобретает метод вторично-ионной масс-спектрометрии. Метод вторично-ионной масс- спектрометрии известен тем, что он позволяет оценить химический состав, непосредственно анализируя атомный состав материала, во время его ионного распыления. Метод вторично-ионной масс-спектрометрии насчитывает 101 год со дня первого упоминания о нём.
Если первые эксперименты по получению масс- спектров были выполнены в начале 20-го века, то систематические исследования методом вторично-ионной масс - спектрометрии началось несколько позже. Первым научным исследованием считается работа Герцога и Фибека [1], в которой говорится о возможности создания ионного источника для масс-спектрометра на основе распыления мишени ионным пучком. Серьезной основополагающей работой является работа Векслера [2], в который он первым изложил и систематизировал накопленные к тому моменту знания.
Вторично-ионная эмиссия плохо описывается аналитически с использованием только физических законов и аналитического математического аппарата. Иными словами на данный момент времени не удавалось создать стройную теорию распыления твёрдых тел. Одной из причин, по которой это не удавалось сделать, является вероятностно-статистический характер проникновения ускоренных ионов в вещество. При описании кинетического распыления необходимо применять метод Монте-Карло, численное моделирование, которое не подразумевает аналитической связи параметров первичного ионного пучка и количества выбитых вторичных ионов [3]. Существует множество очень узко применимых подгоночных формул, которые связывают параметры вторичного и первичного пучка в ряде случаев.
Метод вторичной ионной масс- спектрометрии применяется не только как методика определения химического состава, хотя это его применение есть его ключевое назначение, но и как инструмент определения профилей элементов в объёме и их поверхностного распределения. ВИМС позволяет определить не только химический, но и изотопный состав, исследуемого образца [4]. Отсюда широкое применение масс- спектрометрии в ядерной физике. Высокомолекулярные соединения также доступны для вгорично-иоипого анализа, если использовать время - пролётные детекторы. От основного назначения, как способа определения состава (ионный микрозонд-ИМЗ), вторично-ионная масс- спектрометрия эволюционировала до создания ионных масс- спектральных микроскопов (ИМСМ), предназначенных для получения топологии поверхности в определённом сорте ионов, а также масс- спектрометров для анализа поверхности [5].
За последнее время наиболее близкими к теме исследования является изучение влияния интенсивности оптического излучения неизменного спектрального состава [6].. и работа шведских физиков [7] по созданию метода отделения однозарядного изотопа серы от равного ему по массе

Обзор публикаций и статей, относящихся к оптическим, фотоэлектрическим и люминесцентным свойствам, показал, что у образцов твёрдых ограниченных растворов во время ионного распыления может возникать люминесценция, свидетельствующая об изменении интенсивности распыления.
Среди вышедших в последнее время публикаций в области вторично-ионного анализа вещества, появилась недавно работа, в которой описано использование оптического излучения в качестве способа разделения ионов, имеющих одинаковую массу, но которые являются представителями разных химических соединений или же фаз [7]. Сама по себе такая возможность играет существенную роль в развитии способов анализа вещества. Кроме того, объяснение этого явления на данный момент полностью отсутствует. Этот факт делает диссертационные исследования, описанные в последующих главах, достаточно перспективными.
Бомбардировка поверхности вторичными ионами приводит к возникновению большого количества сопутствующих эффектов, например таких как эмиссия вторичных электронов. Данные эффекты могут также использоваться при определении состава вещества, а их связь с ионным распылением представляет дополнительную ценность.