Исследование методом электронной оже-спектроскопии кремниевых пластин в процессе термической очистки

Секция «Перспективные материалы и технологии»

физике, является спектроскопия характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ) [1].

Целью данной работы являлось исследование спектров потерь энергии с различным содержанием на поверхности углеродосодержащих примесей и на разных стадиях термической очистки поверхности кремния.

Кремний, как исследуемый материал, выбирался благодаря своему широкому использованию в нано-электронике, спинтронике. Также кремний находит применение в качестве подложек для эпитаксиального роста тонких магнитных пленок, магнитных мультис-лоев и полупроводниковых сверхрешеток.

В качестве образцов использовались промышленные пластины кремния, помещавшиеся в вакуум. В процессе термического нагревания, поверхность очищалась от углеродосодержащих примесей [2].

Все спектры записывались в дифференциальном виде при энергии Е = 450 эВ (см. рисунок).

Экспериментальные данные обработанных спектров

СХПЭЭ

Б1 С

Еь Е1у Е2у Е3у Еь Е1у Е2у 1 Е3у

- - - - - 24 47,52 72

- - - - 15,64 25,20 48,36 68,61

- - - - 14,85 22,49 45,66 -

- - - - 12,77 21,26 44,78 -

11,14 18,07 35,42 - - - - -

- 17,14 34,85 51,45 - - - -

Ё.эЕ

Спектр характеристических потерь энергии электронов

Было замечено 4 пика. Первый упругий пик, энергия которого составляет Е0= 449,55 эВ. Позиция упругого пика находится на нулевых потерях энергии. Энергия упругого пика равна энергии первичных электронов.

Аналогичным образом обрабатывались все спектры. Полученные результаты представлены в таблице.

По мере очищения поверхности кремния от углерода, энергии потерь электронов при возбуждении поверхностных и объёмных плазмонов в углероде, уменьшается (энергии 15,64 эВ - 14,85 эВ для поверхностных колебаний, 25,20 эВ - 22,49 эВ для объёмных колебаний) и при дальнейшем очищении эти значения энергий переходят в область значений потерь энергий электронов в кремнии (энергии 10,0 эВ -11,2 эВ и 16,9 эВ - 17,4 эВ). Также увеличивается число пиков на спектрах, объёмных плазменных колебаний в кремнии, в нашем случае появляется сначала пики Е1т(18,07 эВ) и Е^(35,42 эВ). Е1т(18,07 эВ) соответствует чистому кремнию. Затем при увеличении отношения 18ДС (в качестве величины, характеризующей содержание 81 и С на поверхности образца было принято отношение амплитуд (181 / 1С)) появляется пик Е3у(51,45 эВ). Эти пики соответствуют объемным пикам в кремнии. Из литературных данных энергия объемных плазмонов кремния равна 17,9 эВ.

Библиографические ссылки

1. Оура К., Лифшиц В. Г., Саранин А. А. и др. Введение в физику поверхности / под ред. В. И. Сергиен-ко. М. : Наука, 2006. 490 с.

2. Александрова Г. А., Паршин А. С. Экспериментальные методы электронной спектроскопии поверхности твердых тел ; СибГАУ. Красноярск, 2005. 82 с.

© Соловьева Е. С., 2013

УДК 623.273

Н. Н. Тачеева Научный руководитель - А. С. Паршин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОЙ ОЖЕ-СПЕКТРОСКОПИИ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН В ПРОЦЕССЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Исследовались спектры, снятые с монокристаллического кремниевого образца, с помощью метода электронной оже-спектроскопии. Установлено, что кремниевая поверхность постепенно очищается, а амплитуды углерода уменьшаются, что свидетельствует о том, что кремниевая поверхность очищается от углеродосодержащих примесей.

На сегодняшний день одним из самых распространенных методов исследования качественного и количественного элементного состава поверхности и гра-

ниц раздела вердых тел является метод электронной оже-спектроскопии. ЭОС применяется для получения качественного и количественного анализа состава

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

поверхности, получения химических профилей по толщине образца, исследования процессов адсорбции, десорбции, эпитаксиального роста тонких пленок, диффузии примесей из объема к поверхности, для исследования зонной структуры твердого тела и т. д. [1].

Целью данной работы является исследование спектров с различным содержанием на поверхности углеродосодержащих примесей методом электронной оже-спектроскопии при термической обработке.

В данной работе изучаются электронные спектры, снятые с монокристаллического кремниевого образца. Промышленные пластины кремния помещались в вакуум. Количество примесей на поверхности образца изменялось в процессе термической обработки. Максимальная температура нагрева образцов составляла 1200 °С, максимальное время нагрева составляло 3-5 мин. [2].

На каждой стадии термообработки при энергии первичных электронов 450 эВ были записаны Оже-спектры (см. рисунок). Запись спектров осуществлялась в виде первой производной от функции распределения по энергиям электронов dN/dE. Амплитуда модулирующего напряжения 0,8 В. Давление в рабочей камере установки при записи спектров составляло ~ 10-7 Па.

Е, эВ

Оже-спектр

Видно, что на оже-спектре присутствует пик с энергией 88,52 эВ. Он соответствует пику кремния,

а пик с энергией 271,74 эВ является пиком оже в углероде. Оже-пики других элементов на спектре не наблюдается. В качестве величины, характеризующей содержание 81 и С на поверхности образца было принято отношение амплитуд их оже-пиков (181/ 1с). Отношение амплитуд соответствует 15,75 эВ. Из соотношения оже-пиков определяется элементный состав поверхности и примесей, которые присутствуют на этой поверхности. Аналогичным образом обрабатывались и другие спектры. Результаты представлены в табл. 1.

Экспериментальные данные обработанных спектров

ОЖЕ

С ЫЛс

Е

88.63 164 272.55 21 7.9

89.8 258 273.40 26 9.92

88.44 311 267.96 30.72 10.2

88.52 252.30 271.34 16.45 15.75

92.08 395.1 - - -

93.67 607 - - -

Из данной таблицы видно, что кремниевая поверхность постепенно очищается, зависимость амплитуд оже-пиков кремниевого образца увеличивается, а углерода с течением времени уменьшается, что свидетельствует о том, что кремниевая поверхность действительно очищается от углеродосодержащих примесей.

Библиографические ссылки

1. Оура К., Лифшиц В. Г., Саранин А. А. и др. Введение в физику поверхности / под ред. В. И. Серги-енко. М. : Наука, 2006. 490 с.

2. Александрова Г. А., Паршин А. С. Экспериментальные методы электронной спектроскопии поверхности твердых тел ; СибГА У. Красноярск:, 2005. 82 с.

© Тачеева Н. Н., 2013

УДК 623.273

И. А. Якубов

Научные руководители - В. С. Жигалов, В. Г. Мягков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК, ПОЛУЧЕННЫХ ТВЕРДОФАЗНЫМ СИНТЕЗОМ, В СИСТЕМЕ Мп-81 С ПРИМЕСЯМИ ве И С

Исследованы фазовые превращения и магнитные свойства пленок Mn на подложке Si, полученных твердофазным синтезом, с добавлением примесей Ge и ^

В настоящее время идет постоянное наращивание возможностей и мощностей цифровых и электронно-вычислительных устройств. Увеличение производительности таких устройств упирается в невозмож-

ность бесконечного уменьшения размеров. На сегодняшний день решение этой проблемы видится в замене электронного носителя информации на использование квантовых свойств частиц. Одним из таких