Атомная и электронная структура поверхности и фазообразование в многослойных композициях на основе кремния

• Автор: Пархоменко, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 294 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I
АТОМНАЯ И ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА АТОМАРНО-ЧИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ. ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, ТЕМПЕРАТУРЫ И РАЗУПОРЯДОЧЕНИЯ НА ЭЛЕКТРОННУЮ СТРУКТУРУ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ КРЕМНИЯ
1.1. Феноменологическое описание структуры поверхности ковалентного кристалла в терминах квантовой химии
1.2. Техника и методика экспериментальных исследований
1.2.1. Получение чистой поверхности (111) сколом
1.2.2. Определение морфологии сколотой поверхности кремния (111)
1.2.3. Условия сохранения чистой поверхности
1.2.4. Методика определения размера двумерной элементарной ячейки на поверхности с помощью метода дифракции медленных электронов
1.2.5. Методика определения глубины проникновения электронов низких энергий
1.2.6. Методика усредненного внутреннего потенциала кристалла и статических смещений атомов в направлении нормали к поверхности
1.2.7. Методика определения характеристической температуры Дебая и среднеквадратичных смещений поверхностных атомов
1.2.8. Методика и техника эксперимента измерения контактной разности потенциалов и определения работы выхода электрона методом Андерсена

1.3. Атомная структура поверхности скопа (111) кремния
1.3.1. Природа структуры (111) (2x1)
1.3.2. Структурный переход (2xl)->{lxl)
1.4. Межплоскостные расстояния и усредненный внутренний 58 потенциал в приповерхностном слое кремния
1.4.1. Изменение межслойных расстояний в приповерхностной
области кремния
1.5. Среднеквадратичные смещения поверхностных атомов и
температура Дебая в приповерхностном слое
1.6. Электрофизические свойства и электронная структура
атомарно-чистых поверхностей Si (111)
1.7. Динамические характеристики приповерхностного слоя
кремния
1.7.1. Метод характеристических потерь энергии электронов на
плазмонах
1.7.2. Методика эксперимента
1.7.3. Определение коэффициента термического расширения
приповерхностных слоев кремния (111) и (100)
1.7.4. Определение среднеквадратичной амплитуды колебаний
атомов на поверхности кремния (100)
1.8. Влияние температуры и упругих напряжений на
электронную структуру поверхности кремния (100)
1.9. Структурно-чувствительные особенности валентной зоны
при разупорядочении в кремнии
1.9.1. Расчет структуры валентной зоны кремния при
разупорядочении. Постановка задачи, выбор метода расчета
1.9.1.1. Метод рекурсии
1.9.1.2. Расчет электронной структуры кластера
1.9.1.3. Построение кластера

1.9.1.4. Результаты расчета
1.9.2. Изучение структуры валентной зоны при аморфизации в
кремнии методом РФЭС. Совместное рассмотрение результатов расчета и эксперимента
1.9.2.1. Результаты эксперимента, совместное рассмотрение
результатов расчета и эксперимента
Выводы к главе I
ГЛАВА II
ПРОЦЕССЫ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ИОННОМ
СИНТЕЗЕ СКРЫТЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ В КРЕМНИИ, ИМПЛАНТИРОВАННОМ АТОМАМИ КИСЛОРОДА И АЗОТА
2.1. Разработка методов и методик исследования скрытых
диэлектрических слоев с помощью электронной оже-спектроскоии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии
2.1.1. Послойный анализ методом электронной оже
спектроскопии на большую (около 500 нм) глубину
2.1.2. Использование метода электронной оже-спектроскопии с
разворачиванием электронного и ионного пучка в р
2.1.3. Метод анализа сложного рентгеновского фотоэлектронного
спектра и применение этого метода для исследования
системы Si-N
2.1.4. Выделение спектра Si2p3/2 из спектра Si2p
2.1.5. Определение формы спектра Si2p чистого кремния
2.1.6. Определение ширины пиков химических состояний
кремния
2.1.7. Расчет энергий пиков Si2p3/2 химических состояний
кремния в системе Si-N
2.1.8. Метод анализа сложного спектра РФЭС
2.1.9. Метод анализа спектра Si23/2 оксинитрида кремния
1.2.5. Методика определения глубины проникновения электронов низких энергий [12, 4]
Проникновение электронов в кристалл определяется энергией электронов, углом падения их на образец и коэффициентом поглощения исследуемого вещества. Поперечное сечение атома для упругого рассеяния медленных электронов (до 1000 эВ) велико, а проникновение этих электронов мало - в формировании дифракционной картины участвуют несколько атомных слоев.
Экспериментально небольшая глубина проникновения медленных электронов была подтверждена Фарнсворсом - при напылении двух-трех слоев серебра на кристалл золота, дифракционная картина от золота исчезла полностью. Позже это было подтверждено многими исследователями.
Обратная решетка для поверхности кристалла (двумерной решетки) представляет собой ряд бесконечных «стержней», расположенных по закону одной из пяти плоских ячеек Бравэ. В случае проникновения электронов в кристалл более, чем на монослой, в обратном пространстве будут одновременно существовать разные по своей геометрической конфигурации Фурье-образы (стержни, узлы). Появление эффекта «трехмерности» на дифракционных картинах электронов низких энергий можно выявить из строения узлов обратной решетки исследуемого кристалла. Анализируя зависимость интенсивности рефлексов от энергии и угла падения электронов, можно определить мерность дифракции: двумерная, трехмерная, смешанная (см. рис. 1.9). При эффекте трехмерного отражения определить глубину проникновения электронов в кристалл можно по измерению ширины основания максимума интенсивности дифракционного пятна.
Кинематическое распределение интенсивности в окрестностях узла обратной решетки подчиняется выражению из [16]: