Введение к работе
Актуальность работы.
Для интерпретации экспериментальных данных, измеряемых в ряде методик диагностики поверхности твердого тела, где электронный пучок используется в качестве зонда или анализируемого сигнала, необходим доступный и надежно апробированный способ описания изменения энергетических и пространственных характеристик электронного потока в процессе его рассеяния в мишени. В современных методах теоретического описания энергетических и угловых спектров электронов, отраженных от поверхности твердых тел, используются в основном метод Монте-Карло [1] или методы, основанные на приближенном решении уравнения переноса электронов [2-4]. Однако до сих пор не создана точная количественная теория для объяснения ряда особенностей в спектрах отраженных электронов (СОЭ), неясно, как влияет на форму энергетических спектров вид индикатрисы упругого рассеяния, а, главное, отсутствуют высокоточные количественные методы определения дифференциального и полного сечения неупругого рассеяния электронов в веществе по их энергетическим спектрам отражения. Существующие же методы (например, метод Тоугаарда [5]) являются преимущественно качественными, так как основаны на упрощенном описании упругого рассеяния отраженных электронов. Отсутствие количественных методов затрудняет анализ физических и химических свойств поверхности по данным электронной спектроскопии на отражение. Данная работа посвящена развитию аналитического метода расчета электронных спектров на основе решения граничной задачи для уравнения переноса электронов. Полученные решения позволяют создать высокоточный количественный метод определения дифференциального сечения неупругого рассеяния электронов в веществе.
Высока технологическая потребность создания адекватных методов измерений профиля концентрации элементов в веществе. Послойный анализ мишеней, выполняемый на основе расшифровки энергетических спектров отраженных электронов, позволяет in situ выполнять измерения концентрации в режиме реального времени одновременно с технологическим процессом (напыление, травление и т.д.). Метод является неразрушающим, в чём имеет преимущество по сравнению с методами послойного профилирования типа Оже и ЭСХА, предполагающих одновременное стравливание поверхностных слоев.
Цель диссертационной работы.
Построение последовательной аналитической теории многократного рассеяния электронов (начальная энергия электронов от нескольких сот эВ до нескольких МэВ) в твердотельных анизотропных мишенях, основанной на приближенном решении уравнения переноса электронов.
стр. 4
Научная новизна.
-
Получены "соотношения подобия", которые позволяют применить результаты теории рассеяния света в атмосферах планет к области рассеяния заряженных частиц в твердых телах. С помощью предложенных "соотношений подобия" исследована функция отражения частиц от иолубесконечной мишени и рассмотрено влияние вида упругой индикатрисы на функцию распределения отраженных частиц по пробегам до вылета из мишени (далее пробеговая функция отражения).
-
Получена аналитическая формула для функции пропускания в предположении обратно пропорциональной зависимости неупругого сечения от энергии.
-
Предложена классификация спектров отраженных электронов от полубесконечных мишеней при нескользящих углах наблюдений по основным типам спектров на основе комплексного классификационного параметра.
-
Представлена методика расчета энергетических спектров электронов в области малых потерь энергии.
-
Получены удобные для вычислений аналитические выражения как для пробе-говой функции отражения, так и для функции отражения, описывающей энергетические спектры электронов, отраженных от полубесконечных однородных мишеней.
Научная и практическая ценность работы.
Полученные решения в области малых потерь энергии позволяют предложить высокоточный количественный метод восстановления дифференциального неупругого сечения рассеяния электронов в веществе по их энергетическим спектрам отражения.
Простота и в то же время адекватное описание процесса отражения электронов от полубесконечной мишени позволили разработать методику неразрушаю-щего определения профиля концентрации элементов по глубине, выполняемый на основе расшифровки СОЭ.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались на:
XXII совещании по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 1992);
XIII Congress on X-ray, Optics and Microanalysis (Manchester, UMIST, 1992);
XXII конференции по эмиссионной электронике (Москва, 1994);
6th Conference on Applications of Surface and Interface Analysis (Montreux, Switzerland, 1995).
стр. 5
Публикации.
Основное содержание работы изложено в 7 опубликованных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объём диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы, состоящего из 82 наименований. Полный объём работы с 34 листами рисунков и 5 таблицами составляет 102 страницы.
