Применение методов фотоэлектронной эмиссии на краях рентгеновского поглощения для исследования полупроводниковых структур и диэлектриков

• Автор: Юрьев, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 117 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЯВЛЕНИЯ ЭМИССИИ ЭЛЕКТРОНОВ, ВОЗБУЖДАЕМОЙ РЕНТГЕНОВСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ.

1.1. Анализ основных процессов, составляющие явление
1.2. Особенности эмиссии на краях поглощения рентгеновского излучения
1.3. Вьвод НОВОЙ ФУНКЦИИВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ
1.4. МОДЕЛИРОВАНИЕ КВАНТОВОГО ВЫХОДА ЭМИССИИ ЭЛЕКТРОНОВ, ВОЗБУЖДАЕМОЙ рентгеновским излучением
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
2.1. Функциональная.схема
2.2. Оптическая схема
2.3. Расчет разрешения по энергиивозбуждающихрентгеновских фотонов
2.4. Измерение основных характеристик спектрометра
2.5. Выводы
ГЛАВА.3. МЕТОДИКИ И ЭКСПЕРИМЕНТ
3.1. Экспериментальные методы исследования материалов и структур твердотельной электроники
3.2. Исследование фотоэлектронной эмиссии из объемных полупроводников GehSi
3.3. Исследование гетероструктур Ar (1а: ,As
3.4. Исследование структурAl-Ge с тонким верхним слоем (10-ь 80 нм):
3.5. Исследование профилей состава а GaAs, образу ютцихсяпри. бомбардировке ионами Ar+
3.6. Исследование TiO> итвердых растворов Tii.xNBxOa
3.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА.

Введение.
Актуальность:
Современный этан развития приборов для микро- ж онтоэлектроники характеризуется использованием субмикронных гетероструктур с активными квантово-размерными слоями нанометровой толщины, а также диэлектриков и твердых растворов на их основе. Для решения задачи контроля технологии их получения необходима разработка новых и дальнейшее развитие имеющихся аналитических методов, среди которых наиболее перспективными являются неразрушающие. Здесь важное место занимает группа методик, основанных на явлении электронной эмиссии, возбуждаемой рентгеновским излучением,. позволяющих определить с высоким разрешением основные параметры структур: состав приповерхностной области, ее локальное атомное и
электронное строение, толщины и состав квантово-размерных слоев и т.д. Однако, теоретическая база явления на сегодня развита не достаточно для количественного (а в ряде случаев и качественного) моделирования основных эффектов, что заставляет на практике использовать эмпирический подход, не позволяющий полностью реализовать возможности методов и сужающий область их применения. В то же время проведение измерений но названным методикам требует использования уникального оборудования, обладающего рядом специфических характеристик. В настоящий момент большинство экспериментов проводятся с использованием синхротронного излучения. Стандартного, серийно выпускаемого оборудования для проведения подобных экспериментов в лабораторных условиях не существует, имеются лишь оригинальные экспериментальные установки. Поэтому актуальной является дальнейшая разработка теоретических подходов и моделей для изучения фундаментальных закономерностей явления эмиссии электронов, возбуждаемых рентгеновским излучением, развитие экспериментальной базы,

позволяющей осуществлять в лабораторных условиях постановку экспериментов по указанным выше методикам, а также разработка на этой основе количественного расчета в аналитических методах исследования приповерхностной, области структур и материалов микроэлектроники.
Пень и за лачи работы:
Целью работы являлась дальнейшая разработка теоретической и экспериментальной базы явления эмиссии электронов, возбуждаемых, рентгеновским излучением, и применение полученных результатов для исследования полупроводниковых структур и диэлектриков.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих практических задач:
1) Теоретическое и экспериментальное изучение закономерностей транспорта электронов средних энергий, возбуждаемых рентгеновским излучением, а также разработка на этой основе новых моделей количественного расчета квантового выхода эмиссии электронов, возбуждаемых рентгеновским излучением в районах Кчсраев поглощения атомов образца.
2) Создание нового лабораторного оборудования для реализации экспериментов по методам, основанным на регистрации квантового выхода эмиссии электронов, возбуждаемых рентгеновским излучением в районах К-краев поглощения.
3) Исследование на этой основе практически важных полупроводников и диэлектриков: гетерострувлур на основе АДСхаАя, тонкослойных структур А1-Ое, арсенида галлия, подвергнутого бомбардировке ионами Аг+, диэлектриков ТЮг к твердых растворов ТрЦДьДг.
Научная новизна и практическая ценность:

1.3 доля радиационного перехода 2р Зр
А1 4.73Е-02 Р 9.90Е-01 1.00Е
Е 1.47Е+00 1.55Е+00
6.27Е-02 Р 9.80Е-01 2.00Е
Е 1.72Е+00 1.82Е+00
И 2.14Е-01 Р 9.00Е-01 1.00Е
Е 4.47Е+00 4.90Е+00
Оа 5.06Е-01 Р 8.90Е-01 1.10Е
Е 9.24Е+00 1.03Е+01
Ое 5.35Е-01 Р 8.80Е-01 1.10Е
Е 9.88Е+00 1.10Е+01
Ая 5.63Е-01 Р 8.80Е-О1 1.20Е
Е 1.05Е+01 1.17Е+01

2я доля радиационного перехода 2р Зр
И 2.17Е-04 Р 4.00Е-02 9.60Е
Е 8.79Е-02 5.13Е
Оа 7.05Е-04 Р 1.00Е-02 9.90Е
Е 1.36Е-01 1.15Е+00
ве 8.72Е-04 Р 1.00Е-02 9.70Е
Е 1.42Е-01 1.24Е+00
Ая 1.08Е-03 Р 1.00Е-02 9.60Е
Е 1.48Е-01 1.34Е+00

2р доля радиационного перехода Зя 3<1
И 1.07Е-06 Р 2.70Е-01 7.10Е
Е 4.01Е-01 4.61Е
Оа 1.18Е-05 Р 4.00Е-02 9.50Е
Е 9.71Е-01 1.10Е+00
йе 1.33Е-05 Р 4.00Е-02 9.60Е
Е 1.05Е+00 1.19Е+00
Ая 1.50Е-05 Р 4.00Е-02 9.60Е
Е 1.Т4Е+00 1.28Е+00
Таблица 4. Доля радиационного канала релаксации, вероятности флуоресценции р и энергии фотонов Е (кэВ) для начальной а) 15 вакансии, б) 2э вакансии, в) 2р вакансии. В заголовке указаны электронные уровни, вовлеченные в радиационный процесс.