WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 35 |

«Научный редактор: доктор физико-математических наук профессор Е.Ф.Мартынович Издательство Иркутского университета 2001 ББК 22.345 Л93 УДК ...»

-- [ Страница 3 ] --

Определения эллипсометрических параметров (ЭП) и интерпретация их изменений основаны на понятиях макроскопической электродинамики (,, или n и k среды, отражающей свет). Физический смысл и в области субмонослойных покрытий до настоящего времени является предметом дискуссии [7]. Согласие между теоретическими и наблюдаемыми и в области субмонослойных покрытий достигается введением различных нетрадиционных для эллипсометрии допущений.

Так, при исследовании процесса начальных стадий адсорбции кислорода на поверхностях монокристаллических полупроводников было показано, что указанное согласие может быть получено лишь в предположении, что на поверхностях полупроводниковых монокристаллов в отсутствие адсорбата существует тонкий (d10 A ) оптически поглощающий слой, который становится менее поглощающим при адсорбции [7]. При этом его оптические постоянные, отличные от объемных, плавно переходят в оптические постоянные объема монокристалла. Причина, по мнению авторов, заключается в компенсации неспаренных связей поверхностных атомов монокристалла атомами адсорбата. Уменьшение поглощения слоя характеризуется параметром, а соответствующее увеличение толщины образующегося прозрачного слоя - параметром.

В связи с этим следует отметить следующее. Компенсация неспаренных связей, если она имеет место, должна приводить к перераспределению электронной плотности в приповерхностном слое полупроводника и изменению, в частности, его поверхностного потенциала, s. Изменение s может быть зарегистрировано каким-либо неоптическим методом, обладающим чувствительностью, сравнимой с эллипсометрическим и также не влияющим на ход процесса. Одним из таких методов является метод задерживающего потенциала Андерсона [8] или один из его вариантов - метод спектров полного тока [9-11], регистрирующие изменение структуры поверхностного потенциального барьера твердых тел при адсорбции чужеродных молекул.

Цель настоящей работы - прямое экспериментальное подтверждение модели уменьшения числа неспаренных связей в приповерхностной области полупроводника при адсорбции и указание на возможность интерпретации изменений эллипсометрических параметров в диапазоне субмонослойных покрытий как изменений параметров поверхностного потенциального барьера полупроводниковых монокристаллов, изменяющегося со степенью покрытия. Свидетельством физической содержательности данного подхода является то, что регистрируемые параметры обоих методов ( и - эллипсометрического, D(E,d) коэффициент прозрачности и с - высота поверхностного потенциального

16 ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ЯВЛЕНИЯ

барьера монокристалла - метода задерживающего потенциала), в ходе адсорбционно-десорбционных процессов изменяются до значений, соответствующих объемным значениям материала покрытия, т.е. до значений, на формирование которых оказывает влияние электрическое поле подложки. Либо, в случае прозрачных пленок, до начала периодических изменений и с толщиной покрытия.

Если на поверхности твердого тела с работой выхода с находится диэлектрическая пленка с работой выхода i, то при условии i-c 4kT, обогащенная электронами область простирается в пленку на расстояние о, равное [12]:

где - эффективная плотность состояний на границе раздела, k - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, - диэлектрическая проницаемость пленки, о - диэлектрическая проницаемость вакуума, электронное сродство, е, m - заряд и масса электрона, соответственно, h постоянная Планка. Концентрация электронов в пленке с расстоянием х от границы раздела при этом меняется по закону:

а потенциал слоя объемного заряда [13]:

где С - постоянная, зависящая от соотношения работ выхода пленки и подложки.

В представлении модели свободных электронов, данные положения приводят к зависимости показателя поглощения света с расстоянием х от границы раздела в виде [14]:

Здесь k и n - коэффициент поглощения и показатель преломления пленки, l / o - декремент затухания колебаний электрона, происходящих

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ЯВЛЕНИЯ

под действием электрического поля световой волны, о - характерное время затухания колебаний, - частота возбуждающего излучения, mопт оптическая масса электрона.

Характер изменения Kx с расстоянием, определяющий значения k и n и, соответственно, значения и, устанавливается протяженностью 0 и потенциалом слоя объемного заряда V(x). В свою очередь, 0 и V(x), задаваемые уровнем электронейтральности контактирующих сред о, зависят от числа и рода молекул, адсорбированных на единице поверхности монокристалла. Последовательное удаление адсорбата субмонослойного диапазона с поверхности изменяет протяженность двойного слоя о и напряженность электрического поля Е в его пределах.

Следствием этого при распространении световой волны через двойной слой, является относительное изменение отношения Ep и Es - компонент электрического поля световой волны, т.е. регистрируется изменение параметра.

Меняющийся наряду с этим градиент концентрации свободных электронов вдоль нормали к поверхности, т.е. в направлении Esкомпоненты и и отсутствие такового для Ep-компоненты, приводят к относительному сдвигу фаз между ними, что выражается в изменении параметра.

Суть метода задерживающего потенциала заключается в следующем.

Пучок медленных (Ер=0-10 эВ) моноэнергетических электронов, сформированный специальной пушкой, направляется нормально на поверхность исследуемого образца. Часть электронов проходит в образец, а часть отражается от него и улавливается цилиндром Фарадея. Сумма токов цилиндра и образца коллектора электронов должна быть постоянной. Строится зависимость тока образца от энергии электронов.

Изменения состояния поверхности в адсорбционно-десорбционных процессах, при освещении или нагревах образца регистрируемые по изменению вольтамперных характеристик, трактуется как изменение высоты и прозрачности поверхностного потенциального барьера образца.

Свободные электроны твердого тела, энергетическое распределение которых задано функцией Ферми-Дирака, при прохождении поверхностного потенциального барьера высотой с = e+Vc образуют ток, величина Jc которого, согласно уравнению Ричардсона, равна:

Здесь е - работа выхода эмиттера, Vс - напряжение смещения между уровнями Ферми эмиттера и коллектора, А = 120 А/см2К.

Из уравнений (6) и (7) следует, что при постоянной температуре эмиттера, зависимость тока коллектора Jc от напряжения смещения Vс, так

18 ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ЯВЛЕНИЯ

полулогарифмическом масштабе должна иметь вид двух пересекающихся прямых, одна из которых параллельна оси энергий электронов Ер.

Положение точки пересечения на оси энергий электронов и угловой коэффициент dJc/dVc определяют высоту с и коэффициент прозрачности D(Е,d) поверхностного потенциального барьера коллектора, соответственно. Здесь Е - энергия электронов, d - ширина барьера.

В методе задерживающего потенциала изменения с и D(E,d) поверхностного барьера со степенью покрытия регистрируются как изменения ВАХ тока медленных моноэнергетических электронов, проходящих из вакуума в коллектор. На рис. 1 приведена энергетическая диаграмма метода задерживающего потенциала.

Измерения выполнены в цельнометаллической вакуумной (Рпред=(2Торр) системе, обеспечивающей параллельную регистрацию изменений эллипсометрических параметров и контактной разности потенциалов (КРП) твердых тел со степенью покрытия их поверхностей различными адсорбатами, а также наблюдение и запись термодесорбционного масс-спектра с поверхности исследуемых образцов на любой стадии образования или удаления адсорбата [15]. Электронная пушка для получения коллимированного пучка медленных (Ер=0-10 эВ) моноэнергетических электронов, необходимого для регистрации изменений КРП методом Андерсона и схема регистрации ВАХ тока медленных электронов, проходящих в исследуемые образцы, описаны ранее [16, 17]. Оптически полированные образцы исследуемых материалов устанавливались в специальном держателе [18], позволяющем производить их перемещение, угловую юстировку и нагрев до заданной температуры от комнатной до 1200 К. Методика регистрации изменений параметров обоих методов с изменением степени покрытия поверхностей исследуемых образцов непосредственно в ходе процесса, также детально приведены ранее [19]. Запись ВАХ проводилась на двухкоординатном самописце ПДП-002 после установления их стационарного состояния при заданной температуре. Затем температура образца либо ступенчатым образом повышалась, либо аналогичным образом производилось его охлаждение до комнатной температуры. После записи стационарных ВАХ, т.е. через 15- минут после установления заданной температуры, электронное облучение образца прекращалось и эллипсометром ЛЭФ-3М производилась регистрация значений и. Использованием метода равносигнальной зоны [20], значения и измерялись с точностью не хуже одной угловой минуты. Угол падения светового луча эллипсометра на поверхность составлял 7315’.

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ЯВЛЕНИЯ

Нижеприведенные экспериментальные результаты по синхронному изменению ЭП и ВАХ со степенью покрытия поверхностей монокристаллов полупроводников (GaAs(110), p - тип, р=21018 см-3 ) получены при поэтапном удалении естественного окисла с их поверхности, путем нагрева образцов в высоком вакууме.

На рис. 2. представлено изменение значений ЭП монокристаллов GaAs при ступенчатом повышении температуры их нагрева, кружки.

Крестиками обозначены значения ЭП, наблюдающиеся при охлаждении образцов от указанных на рисунке температур до комнатной. Зависимости (Т) и (Т) при многократном последовательном выполнении циклов “нагрев до заданной температуры - охлаждение до комнатной” в диапазоне температур, верхний предел которого не превышает температуры проведенного нагрева, с высокой точностью (до2-4 угловых минут) являются линейными. Увеличение верхнего предела температурного диапазона Тi приводит к необратимым изменениям обоих эллипсометрических параметров. Однако, линейные зависимости и от температуры в пределах нового, расширенного диапазона, сохраняются, но с иными угловыми коэффициентами, определяемыми значением Тi.

Значения, регистрируемые при комнатной температуре, увеличиваются с температурой проведенного нагрева, тогда как значения, напротив, уменьшаются и в значительно меньшей степени. Согласно теории Друде, подобный характер изменения ЭП должен наблюдаться при удалении с подложки с неизменными оптическими постоянными n2 и k2, прозрачных (kпл.=0) пленок толщиной менее 100 A [1,2]. Уменьшение степени покрытия с температурой проведенного нагрева Ti подтверждается линейным, в первом приближении, уменьшением высоты пиков СО и СО2, преимущественно десорбирующихся во время “вспышек”, производимых после прогрева образцов до различных температур в диапазоне от 373 К до 873 К. Малые изменения параметра, при повторных прогревах, во всем температурном интервале, от комнатной до температуры проведенного нагрева Тi, и, напротив, значительные его изменения с увеличением Тi, указывают - параметр слабо связан с экспоненциальным изменением концентрации свободных электронов в объеме и приповерхностной области кристалла и определяется лишь степенью покрытия поверхности адсорбатом. Практически постоянный угловой коэффициент зависимости (Т) при различных свидетельствует об однородности удаляемого адсорбата, что также подтверждается масс-спектрометрическими наблюдениями.

Согласно ранее приведенной модели приповерхностного слоя полупроводника [7], уменьшение степени покрытия сопровождается

20 ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ЯВЛЕНИЯ

возрастанием числа нескомпенсированных связей поверхностных атомов.

В данном случае этому соответствует уменьшение углового коэффициента в зависимостях (Т).

Из рис.2 следует, что с возрастанием степени покрытия, т.е.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 35 |
 


Похожие работы:

«С.Т.Минзанова, В.Ф.Миронов, А.И.Коновалов, А.Б.Выштакалюк, О.В.Цепаева, А.З.Миндубаев, Л.Г.Миронова, В.В.Зобов ПЕКТИНЫ ИЗ НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ: ТЕХНОЛОГИЯ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ Казань 2011 УДК 547.458.88 + 577.114 ББК 28.57в7 М 613 Ответственный редактор Чл. корр. РАН, доктор химических наук, профессор В.Ф.Миронов Рецензенты Доктор химических наук, профессор В.С.Резник Доктор химических наук, профессор В.Е.Катаев Минзанова С.Т. Пектины из нетрадиционных...»

«УТВЕРЖДАЮ Декан биологического факультета _ С.М. Дементьева 2012 г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по дисциплине ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОЭТИКА для студентов 4 курса очной формы обучения специальность 020801 ЭКОЛОГИЯ Обсуждено на заседании кафедры физико-химической экспертизы биоорганических соединений Составитель: К.Б.Н., доцент 25 января 2012г. Протокол №_5_ Е.Г. Виноградова Зав. кафедрой д.х.н., профессор Г.П. Лапина Тверь 2012 2. Пояснительная записка Цель курса. Целью данного курса является...»

«Болота Западной Сибири  Зарастающая старица Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту № 07-05-07013. Осоковая кочка на верховом болоте  Болота Западной Сибири Содержание 6 Введение 8 Болотная страна  Васюганское болото 5 Физико-географические факторы болотообразования 0 Зарождение и развитие болотных систем  Ботанико-географическая зональность 9 Основные торфообразователи 5 Современные процессы...»

«СУММА МОРФОЛОГИИ (МЕТАФИЗИКА ХХI ВЕКА) esk Budjovice 2008 2 Памяти моего учителя, Дмитрия Владимировича Осадчего, памяти моих родителей, посвящаю эту книгу. 3 Д.В.Осадчий (1956 – 1984) Дмитрий Владимирович Осадчий был универсальным мыслителем и творцом. Он был философом, математиком, физиком (он закончил Радиофизический факультет Харьковского университета), актером народного театра в Харькове, художником, поэтом, бардом - автором и исполнителем своих песен. Он фонтанировал идеями. За свою...»

«АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ МИКРОКЛИМАТА КОМПЛЕКСА ТЕПЛИЦ Авторы: Софья Косарева, Кристина Войцицкая, Мария Костяшина, Дмитрий Милютин, Павел Лункин, Андрей Задоркин, учащиеся 10 А и 10 Б классов Научные руководители: Татьяна Евгеньевна Иванова, учитель биологии высшей категории Михаил Юрьевич Иванов, ассистент кафедры Вычислительная математика и математическая физика МГТУ им. Н.Э. Баумана Б а л а ш и х а, 2 0 1 3 г. Содержание 1. Вступительное слово руководителя проекта (Т.Е....»

«Рудольф Хаушка УЧЕНИЕ О СУБСТАНЦИИ К пониманию физики, химии и терапевтического действия веществ ПРЕДИСЛОВИЕ Задача предлагаемой книги - показать, как через рассмотрение сущности самой материи можно преодолеть еще повсюду сегодня господствующее материалистическое воззрение на природу. Аматериалистическое рассмотрение химии представляется, на первый взгляд, бессмысленным, поскольку именно учение о веществе предполагает, казалось бы, твердую почву материальной закономерности. В предлагаемом...»

«Введение Как лучше всего использовать эту книгу Дополнительные объяснения болезней и недомоганий Метафизический смысл болезней и недомоганий А Аборт Абсцесс Автомобиль (укачивание) Агорафобия Аддисона болезнь Аденит Аденоиды Аденома Акне Аллергия Альцгеймера болезнь Амёбиаз Амнезия Ангина Андропауза Аневризма Анемия Аноргазмия Анорексия Анус (проблемы) Апноэ Аппендицит Аритмия Артерии (проблемы) Артериосклероз Артрит Артроз Астигматизм Астма Асфиксия http://esotericpl.narod.ru/ 2 Атеросклероз...»

«Владимир 2014 Логика: Сб. упражнений и тестов с краткими объяснениями материала / автор и составитель: А.С. Тимощук. Владимир, 2014. 49 с. Содержит обязательный минимум профессиональной образовательной программы по специальности 02.11.00 – Юриспруденция: ГСЭ.03 Логика: Логика и язык права. Суждение и норма. Вопросно-ответные ситуации. Понятие. Определение и классификация. Дедукция, индукция и аналогия. Логические основы аргументации. Формы развития знания: проблема, гипотеза,...»

«1988 Elsevier Amsterdam. New York. Oxford А Лима-де- Фариа Эволюция без отбора Автоэволюция формы и функции Перевод с английского канд. биол. наук Е. Б. Кофмана, Н. О. Фоминой под редакцией академика АЕН РСФСР Л. И. Корочкина Москва Мир 1991 ББК 28.0 Л58 УДК 573.2 Лима-де-Фариа А. Л58 Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции: Пер. с англ. — М.: Мир, 1991. — 455 с., ил. ISBN 5-03-001929-4 В монографии известного шведского биолога изложен принципиально новый подход к проблеме эволюции...»

«В книге кратко рассмотрено развитие генетики в XX веке и более детально — история генетики в СССР. Описано появление первых научных школ в Ленинграде и в Москве в 1917-1934 гг. и история первых генетических учреждений: кафедр генетики в Ленинградском и Московском университетах. Института генетики АН СССР. Изложена история лысенковщины (1935-1964 гг.), рассмотрены социально-политические и научные факторы, которые привели к подавлению генетики и выдвижению в качестве научного диктатора Т.Д....»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.