Введение к работе
Актуальность работы: Лучение взаимодействия потоке атомных частиц с твердим телом является одним из важных направлений физической электроники, физики твердого тела и других областей науки и техники. Повышенный интерес к изучению явлений. происходящих яри облучении твердого тела заряженными частицами. обусловлен тем, что на современном этапе развития радиационной физики актуально получение экспериментальных данных о типах дефектов на поверхности ионных кристаллов и их пленок. Кроме того для решения ряда задач эмиссионной электроники необходимо создание эффективных катодов, устойчиво работающих в условиях плазмы и ионной бомбардировки. В последние годи особенно возрос интерес к исследованиям эмиссионных характеристик тугоплавких металлов [7], имплантированных ионами щелочных и цвлачяо-земельных элементов.
Облучение ионизирующими излучениями является одним из наиболее радикальных способов изменения физических свойств поверхности мїтеряалсв, Практический интерес к этому вопросу зызвая, с одной стороны, необходимостью выяснить причины нежелательных изменений свойств облучаемых материалов и найти возможности эффективной борьбы с такими изменениями, а с другой стороны - направленные, выгодные изменения свойств материала и найти им применения.
Для улучшения характеристик гегеро-эпитахсиальных структур ШГК-полупроводниксв используют предварительное электронное или ионное обличение диэлектрических подложек. Предполагается, чте облучение приводит к образованию вакансий галоида, чем стимулирует параллельную ориентацию электронных связей в напыляемой подложке. Знание процессов дефектообразованяя .в эпитаксиаяъных слоях фторидов аелочяо-зеколь.чых металлов СПЕЮ на
- * -
полупроводниковых основах имеет большое значение для решения ряда практически важных задач микроэлектроники. Точечные дефекты в слоях фторидов ЕЗМ существенно влияют на электрофизические свойства самой пленки и на качество выращиваемых на них эпитаксиальних слоев полупроводниковых иатериалоэ. В связи с этим исследование процесса дефектообразования на поверхности ЕЗМ. стимулированного электронным или нокннм облучением важно для выяснения оптимальных режимов роста эпитаксиальних пленок высокого качества, определения радиационной стойкости различных полупроводниковых приборов и разработки технологий контролируемого создания дефектов заданного типа.
Существенный интерес представляет также исследование процессов накопления заряда в диэлекрихах при облучении электронами средней энергии. Широкое применение находят диэлектрики и в технстогки производства приборов микроэлектроники, где «х зарядка в процессе радиационного воздействия является отрицательным фактором. С другой стороны, процессы зарядки могут играть существенную роль при росте пленок на диэлектрических подложках из конно-молекулярных пучков,' при лазерном и плазменном напылении, а также при облучении растуаей пленки электронами и ионами.
Цель работы: Цельс настоящей работы являлось изучение изменения эмиссионных свойств и электронной структуры поверхности ЩГК при облучении электронами и положительными ионами, а также монокристаллов W и Мо, имплантированных щелочными ионами.
Основной подход к решению данной задача заключался в применении назхоэнергетической спектроскопии полного тока С СНГ) и исследования изменения. . энергетического спектра вторичных электронов.
Основными задачами исследования являлись следующие:
-Разработать новые и усовершенствовать известные электронно -спектроскопические методы исследования эмиссионных свойств, электронной струхтуры и процессов дефектообраэования в кристаллах и пленках ИГК. происходящий при их электронном и ионном облучении;
-исследовать спектры полного тока пленок Сэ.?г и КС1, напыленных на SK1113, а тахасе влияние электронного и ионного облучения на электронную структуру и дефектообраэование в них по энергетическому положению и интенсивности максимумов спектра полного тока;
-Исследовать начальные стадии формирования тонких пленок ЩГК, ЩЗЭ в зависимости от температуры подложки;
-Исследовать взаимосвязь процессов вторичной эмиссии и потенциала поверхности ШГХ при облучении электронами;
-Исследовать методом СПТ изменение работы выхода монокристаллов МоШОЭ и WC110) при их облучении ионами Cs+.
Научная новизна, работы заключается, в следующем:
В работе впервые:
-экспериментально показана возможность исследования начальных стадий формирования тонких пленок и процессов дефектообразо-вания методом СПТ во время облучений электронами и ионами;
-исследовано влияние температуры подлскки Si на дефектную структуру образующихся на ней диэлектрических пленок;
-проведена оценка критических размеров островков на начальной стадии роста пленок ШГК по зависимости потенциала поверхности от эффективной толаины покрытия. Обнаружен факт изменения фоновой составлясаей спектра ПТ КС1 в процессе электронного облучения, что свидетельствует об изменении валичикы
- в -
электронного сродства поверхности ШГК;
-определены величины поверхностного потенциала диэлектриков при облучении электронами по смещение кривой энергетического распределения вторичньк электронов с одновременным измерением коэффицента вторичной электронной эмиссии, при этом обнаружено влияние типа и концентрации дефектов в ІГК на величину потенциала зарядки;
-экспериментально обнаружено, что на поверхности монокристаллов WC110) и МоСИОЗ при облучении ионами Csf средних энергия (.ES 3 кэВ) наблюдается два первичных пика спектра полного тока. что свидетельствует о пятнистости поверхности по работе выхода.
Научная и практическая ценность работы: Полученные экспериментальные оеэультаты представляет интерес для физик» поверхностных явлений и взаимодействия атомных частиц с поверхностью твердого тела и позволяют определить необходимые условия изменения эмиссионных свойств и электронных структурі поверхностная областей твердых тел. Предложенный автором метод -исследование динамики изменения особенностей спектров полной тока, является способом количественного определения концентрата дефектов, образуемых в тонких диэлектрических пленках и контролі изменения работы выхода во время облучения электронами и ионами.
На защиту выносятся еяедуюдцш положения:
1. Методика для комплексного in situ исследования процессе; дефектообраэования, зарядки, изменения эмиссионных свойс: (сродство к электрону, работа выхода твердых тел) во врем облучения электронами и ионами о использованием возможносте спектроскопии полного тока. Методика применима для контрол дефектов различного типа на поверхности диэлектриков зтгягделїгняя их концентрация по энергетическому положению
- 7 -интенсивности спектральных махсимушз а изменения работы выхода по перзичнсму пику з спектрах полного тока.
-
Изменения особенностей спектров полного тока в процессе облучения тонких пленок Са?г, КС1 пучками -электронов и ионов обусловлена возбуждением лекальных электронных состояния в заяресэнвоя зоне диэлектрика, соотаетствусаих дефектам различного типа.
-
Уценьоение поверхностного потенциала с ростом дозы облучения ' поверхностей !?аС1 и' КС1 при бомбардировке электронами связано с уменьшение» коэффициента вторичной электронной эмиссии и образованием точечных дефектов.
,4. Расцепление первичного пика в спектрах полного тока езязано с кияётихоя формирования пленочной системы Cs-металл, езилетеяъствуиаое о шггнястоста поверхности по работе выхода.
: Апробация работы. Результаты диссертационной работы докла-давалксь в обсуждались на научных семинарах Института электроники Акадеыка Наук Республика Узбекистан, а также на следуюанх Международных. Всесосэных к Республиканских семинарах и конференциях: -ВеесовзянЗ егхпезяуы, посвященный нанята ахадвмиха Академия Наук Узбекистан У. А. Аряфова "Взаимодействие атомных частиц с поверхности» твердого тела" СТажкент, 1389); -Конференция иолодых ученых и специалистов "Научные основы и конструирование приборов для научных исследований и автоматизации эксперимента" (Ташкент, 1989);
-Международная конференция "Ion bean Modification of Materials CIBMM-90) (Knoxville, USA. 1990);
-VII Всесопзнын симпозиум по 03, <КЭЭ ж спектроскопии твердого тела СТаикен*. 1991); -Всесоюзная конференция "Модификация свойств конструкционных
-в -
материалов пучками заряженных частиц (Свердловск, 1991);
-Inter.conf. of Surface modification of metals by ion Beans.
(Washington, USA. 1991);
-XI конференция "Взаимодействие ионов с поверхностью" (Москва,
1993); с
-5th International conference on electron spectroscopy (Kiev,
Ukraine. 1993);
-VII Международный симпозиум по ВЭ, ФЭЭ и спектроскопии
поверхности твердого тела (Ташкент, 1994);
Публикации. По материалам .диссертации опубликовано 14 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем диссертации' 136 страниц, кэ них основной текст занимает 96 стр.,' рисунки и таблицы 42 стр., список литературы . включает 110 наименований.
Похожие диссертации на Исследование методом спектроскопии полного тока электронной структуры и эмиссионных свойств поверхности ЩГК и монокристаллов W и Mo, имплантированных щелочными ионами
