Введение к работе
Актуальность. Растровый электронный микроскоп широко используется для изучения твердых тел. Бомбардировка поверхности электрошшм зондом приводит к. появлению целого ряда физических явлений. В растровой микроскопии для-'изучения'состояния поверхности й приповерхностных сяоев используется явление вторичной электронной эмиссии. Количество электронов, отраженных от поверхности, зависит от энергии .зонда, угла падения его на. образец, наличия электрических и магнитных полей на поверхности или вблизи нее.
Распространение методик растровой-электронной'микроскопии на сегнетоэлектрики позволило изучить доменную структуру'кристаллов-': с оптически керазличишки доменами. Установлено, что электронный . зонд взаимодействует с потенциальным рельефом, существующим на поверхности сегнетоэлэктриха, который создается-доменной структурой образца. Взаимодействие электронного' зонда, с потенциальным рельефом лежит в основе большинства методик наблюдения доменной структуры. Поэтому.изучение сегнэтоэлектриков в РЭМ обычно проводится при низких ускоряющих напряжениях (1-5 кВ), т.к. малая проводимость способствует зарядке, поверхности.
Взаимодействие злектроізгого пучка с веществами приводит к возникновении ряда интересных эффектов: в. полупроводниках наблю- -дается образование неравновесных носителей, появление дополнительного тока проводимости, в 'диэлектрикахнаблюдается зарядка н ' появление мояозлектретного состояния-и т.д.Данине офзктн -были/ использованы при создания гликроскоггаческих методик изучения полу- .- проводников п РЭМ. -
Примензние. высоких ускорялгзх пепрясвнал' для исследования'.-сегае'тоэллктриков - исключалось из-за. зарядки поверхности образца. Напыление нзспдсиннх проводячих поіфнтий частотно решало проблему зарядки, однако, проводяче .электрода полпостьп .-"зкрсшіровали-' потешп*альв:л рельеф. ЭлэктрошшЯ зонд повипепетх енергій (15-40 кэВ) способен проникать под металлический электрод -з прішоверх-ностшШ слой образца, что ма-:зтшзвать поязлоши нових щтарзс-' . них.эффектов, которыэ ранзе не, набдядзлись. Поэтому- исследование взаимодействия электронного 'зонда . с поверхностью сэгиетЬэлэктпи-
ков представляет как научный, так и практический интерес для развития электронно-зондовых методик изучения сегнетоэлектриков и создания новых микроскопических методик изучения доменной структуры. ..-..
Цель и з ад а ч и и с ел е д о в а и и я. ' Целью работы являлось исследование взаимодействия электронного зонда РЭМ с энергией 15-40 кэВ с кристаллами триглицинсульфата (ТГС). При этом в диссертационной работе решались следующие задачи:
- исследование инкекции электронного зонда под поверхность образца, процессов накопления и релаксации заряда в облученном слое; .
исследование влияния инжектированного заряда на состояние поляризации в образце; .
изучение влияния электронного облучения на свойства слоя;
исследование возможности использования электрических сигналов, возникающих при инкекции для формирования РЭМ-изабракекия.
'.Научная новизна.
-
Инжекция заряда в поверхностный слой кристаллов ТГС при облучении электронным зондом РЭМ с энергией 15-40 кэВ способна вызвать переполяризацию. Впервые наблюдалась переполяризация кристалла в режшле короткого замыкания электродов. Проведены исследования основных закономерностей переполяризации в режиме инкекционного тока*
-
Проведеш исследования процессов накопления и релаксации заряда, расчеты глубины проникновения, основанные на эффекте переполяризации основной части кристалла.
3. Локальная компонента тока электронно-стимулированкой
переполяризации использовалась для формирования изображения до
менной структуры ТГС в РЭМ.
. 4. Скачкп Баркгаузена, сопрововдакздие процесс переполяризации кристалла были использованы для визуализации доменной структуры. ;.; .
По л о к в н и я , выносимые на защиту
I.. Методики исследования.процессов накопления и релаксации
заряда, определения глубины проникновения зарядов в кристалл при облучении электронным зондом РЭМ с энергией 15-40.кэЗ, осповаїпг.із на использовании процесса пэредаляризации кеоблученной частя кристалла, являвшейся индикатором свойств облученного слоя.
-
Накопление заряда в облученном слое приводят к стабилизации доменной структури, причем зарядовое состояний испериюсткого слоя ;;о;кет быть изменено внешними воздействиями.
-
Возможность использования локальных. ко'ятонзнт тока поро-поляризации и скачков Баркгаузена для форгя-гровзяия изображения доменной структури в РЭМ.
Практическая значимость ра боти.
Предлокешше методики могут бить использованы для исследования процессов накопления и релаксации заряда в облученной части кристалла, расчета глубины про-жкноЕения заряда.
Ре?лш регистрации поляризационшх токов является цо:;с:1 методикой: формирования изображения в РЭМ, отрзкамщея поляризо.'п-кпшуа активность различных областей кристалла.
На основе облучения кристаллов электронным пучком с энергией I5-4Q кзВ возможно создание новых способов 'модификации свойств сегнетоелектрика.
А про о а ц и я ре з у л ь т а тов. О&юзнкз результати работы докладывались на следующих Всероссийских и к-эгецуна-родных конференциях:
IV Международной вколо - симпозиуме по физике и химии твердого тела (Благовещенск, .1994);
Международном научном совещании "Амур-94" (Благовещенск, 1994 );
3-rd International Steposium on Domain Structure c Ferro— electrics and Ralated Materials (Zakopane, 'Poland, IS94);
xiy Всероссийской: конференции по физике. сзгнето9локтр:ікоз (Иваново, 1995); . '. -'..-Vі'' .' '{;.'"
International Symposium- on Terroia Domains and Kesosoopic Structures ISPD-4 ( Vienna, Austria, .1996).
П у б л и к а ц и и я- в к. л а д-,а в тора. По результатам работа в соавторстве опубликовано II работ."-'.автор'прилагала
' .6 '' ..''
непосредственное участие в подготовке образцов, .постановке и проведении экспериментов, обработке и"обсуждении результатов. Большая часть экспериментов проведена автором самостоятельно.
...'' Структурам объем работы.
Текст диссертации изложен на НО страницах, состоит из введения, четырех глав основного текста, выводов и списка используемой литературы, содержащей 92 наименования. Содержит 22 рисунка, 2 таблицы.
