Комплексная методика анализа поверхности с нанометровым разрешением на основе электронной спектроскопии

• Автор: Костановский, Илья Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
Цель исследования
Задачи исследования
Методологическая база исследования
Основные положения, выносимые на защиту
Научная новизна
Научная и практическая ценность работы
Апробация результатов исследования
Личный вклад автора
Структура и объем работы
ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ АНАЛИЗА УГЛЕРОДНЫХ И ПРОЧИХ
МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЭНЕРГЕТИКЕ
1Л. Вторичная ионная масс-спектрометрия
1.2. Методы ионной спектроскопии для анализа поверхности
1.2.1. Резерфордовское обратное рассеяние ионов
1.2.2. Спектроскопия атомов отдачи
1.2.3. Спектроскопия рассеяния медленных ионов и ионов средних
энергий
1.3. Термодесорбционная спектроскопия
1.4. Метод ядерных реакций
1.5. Методы электронной спектроскопии для анализа поверхности
1.5.1. Электронная оже-спектроскопия
1.5.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
1.5.3. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов
1.5.4. Спектроскопия отраженных электронов

1.5.5. Спектроскопия пиков упругоотраженных электронов
1.6. Выводы по главе
ГЛАВА 2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДОВ ЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
2.1. Экспериментальный модуль электронно-ионной спектроскопии
2.1.1. Основные узлы
2.1.2. Источник рентгеновского излучения
2.1.3. Источники электронов
2.1.4. Источник ионов
2.1.5. Электронный энергоанализатор заряженных частиц
2.1.6. Режимы работы энергоанализатора
2.2. Подготовка экспериментального модуля для реализации методов электронной спектроскопии
2.2.1. Калибровка энергоанализатора
2.2.2. Определение экспериментальной геометрии установки
2.2.3. Оценка стабильности электронной пушки
2.2.4. Режимы вычитание фонового сигнала при измерении спектров отраженных электронов
2.2.5. Экспериментальное определение влияния параметров эксперимента при измерении энергетических спектров отраженных электронов
2.2.5.1. Оценка влияние эмиссии электронной пушки на спектры отраженных электронов
2.2.5.2. Влияние параметров энергоанализатора на спектры отраженных электронов
2.2.5.3. Влияние времени выдержки (Dwell Time) на спектры отраженных электронов
2.2.6. Верификация разрешения энергоанализатора
2.2.7. Оценка погрешности измерения интенсивности сигнала спектра отраженных электронов
2.3. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И РАЗВИТИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ПИКОВ УПРУГООТРАЖЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ДЛЯ
ПОСЛОЙНОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО АНАЛИЗА ПОВЕРХНОСТИ
ЗЛ. Методы интерпретация спектров упругоотраженных электронов
3.2. Послойное сканирование поверхности методом СПУЭ
3.3. Исследование покрытия золота на кремнии
3.3Л.Тонкий плоский слой золота на кремниевой подложке
3.3.2. Распределение концентрации золота в поверхности кремния
3.4. Исследование оксидных покрытий методом СПУЭ с угловым сканированием
3.5. Исследование оксидных покрытий методом СПУЭ с энергетическим сканированием
3.6. Исследование спектров отраженных электронов пенографена
Выводы по главе
ГЛАВА 4. КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ ПОКРЫТИЙ, СОДЕРЖАЩИХ ИЗОТОПЫ ВОДОРОДА
4.1. Формирование и исследование углеводородных покрытий, полученных в Институте физики плазмы им. М.Планка
4.1.1. Получение углеводородных покрытий
4.1.2. Исследование углеводородных покрытий
4.1.3. Спектроскопия отраженных электронов
4.2. Формирование и исследование углеводородных покрытий, содержащих изотопы водорода, полученных во Всероссийском электротехническом институте
4.2.1. Получение углеводородных покрытий
4.2.2. Исследование углеводородных покрытий
4.3. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Теоретическая база расшифровки спектров отраженных электронов была разработана в Московском энергетическом институте
В.П.Афанасьевым [102] и А.В.Лубенчнко [103]. Обработка основана на том факте, что форма «купольной» части спектра зависит от зарядового числа атомов мишени [104]. Пример спектра СОЭ для мишеней с различным Ъ представлен на рисунке 6.
Рисунок 6 — Форма энергетического спектра отраженных электронов для мишеней с различным Ъ
Форма спектра находится с помощью решения уравнения переноса излучения при условии, что дифференциальное по энергии сечение неупругого рассеяния известно во всем энергетическом диапазоне. Принцип восстановления послойного состава твердого тела основан на измерении спектров отраженных электронов от «полубесконечных» (толщина материала много больше транспортной длины) однокомпонентных мишеней, и будет рассмотрен в главе 4.
Метод СОЭ был успешно применен в работах [105-107] для анализа
мишеней ниобия различной толщины, содержащих алюминиевые включения.