Метод РФЭС. Физические основы, возможности метода

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………….……3

Раздел 1. Метод РФЭС. Физические основы, возможности метода…………………………5

1.1 Взаимодействие вещества с рентгеновским излучением………..……………….5

1.2 Энергия фотоэлектронов и глубина анализа РФЭС………………………………7

1.3 Подготовка образцов для РФЭС анализа………………………………………….9

Раздел 2. Структура РФЭС спектров……………………………………………………….....11

2.1 Первичная структура РФЭ спектров………………………………………………………11

2.1.1 Остовные уровни ……………………………………………………………...….11

2.1.2 Валентные подуровни…………………………………………………………….13

2.1.3 Оже-серии…………………………………………………………………………14

2.1.4 Химический сдвиг остовных уровней…………………………………………..14

2.2 Вторичная структура РФЭ спектров………………………………………………………16

2.2.1 Сателлиты встряски………………………………………………………………17

2.2.2 Плазмонные потери………………………………………………………………18

2.2.3 Мультиплетное расщепление……………………………………………………19

2.3 Профилирование по глубине………………….…………………………………………...20

2.4 Качественное и количественное определение состава поверхности…………………...22

Раздел 3. Аппаратное оформление метода РФЭС, состав оборудования….…………….…24

3.1 Вакуумная система…………………………………………………………………25

3.2 Источник рентгеновского излучения………………………………………….…..26

3.3 Анализатор энергий и детектор……………………………………………….…...27

Раздел 4. Исследование состава поверхности тонких пленок нитрида кремния методом РФЭС……………………………………………………………………………………….…....29

Заключение………………………………………………………………………………….…..33

Список литературы……………………………………………………………………………..34

1.1

Введение

Нитрид кремния Si₃N₄ является одним из основополагающих материалов в производстве интегральных микросхем (ИМС) и устройств нано- и микросистемной техники. В современных технологиях пленки нитрида кремния применяются в качестве:

· защитных пассивирующих слоев на поверхности кристаллов ИМС

· барьерных слоев, предотвращающих диффузию примесей из легированных силикатных стекол и диффузию атомов кислорода из пленок оксидов кремния

· слоев диэлектриков при формировании конденсаторов с большой емкостью в динамических оперативных запоминающих устройствах

· конструкционного материала сенсорных и актюаторных элементов нано- и микроэлектромеханических систем.

Под тонкими слоями нитрида кремния понимают покрытия с толщинами, лежащими в диапазоне от единиц 10 нанометров до единиц 2 микрометров, формируемые на поверхности полупроводниковых и диэлектрических подложек. Такая величина, как толщина поверхностных слоев, обычно составляющая 3-50 Ангстрем, не является универсальной и может сильно зависеть от взаимодействий на поверхности и природы материла. Значимое влияние на конечные свойства и морфологию осаждаемых пленок оказывает природа подложки. Вследствие этого возникает потребность в методе исследования, с помощью которого можно не только определить состав поверхности, но и также исследовать межфазную границу пленка-подложка.

В настоящее время электронно-спектроскопические исследования свойств поверхности являются областью знаний, имеющей большое значение для современного материаловедения, физики нано размерных и молекулярных структур, физики и химии конденсированного состояния и тонких пленок. Одним из наиболее информативных методов, позволяющих проводить комплексные исследования пленок наноразмерной толщины, является рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС). Высокая поверхностная и элементная чувствительность делают РФЭС незаменимым инструментом исследования пленок, толщина которых не превышает нескольких нанометров. При толщине пленок, не превышающей нескольких монослоев, РФЭС позволяет также исследовать границу раздела пленка-подложка и реакции, которые протекают на ней во время температурных и радиационных воздействий. Подобные исследования необходимы, например, в наноэлектронике, где формирование нежелательных соединений на границе раздела существенно влияет на электрические характеристики получаемых структур. Для молекул энергии связи электронов во внутренних оболочках образующих их атомов зависят от типа химической связи (химические сдвиги), поэтому РФЭС успешно применяется в аналитической химии для определения состава вещества и в физической химии для исследования химической связи [1].

Цель работы: систематизировать литературные данные о методе рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и исследовании с помощью ее поверхности тонких пленок нитрида кремния.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие задачи:

· рассмотреть физические принципы (основы и возможности) метода РФЭС

· проанализировать структуру получаемых спектров в РФЭС

· рассмотреть применение РФЭС для качественного и количественного анализа состава поверхности

· рассмотреть применение метода РФЭС для исследования поверхности тонких пленок нитрида кремния и тонких пленок в целом.

Работа состоит из введения, 4 основных разделов, 18 подразделов, заключения, списка литературы, содержащего 4 источника. Работа содержит 34 страницы, в том числе 21 рисунок. В первом разделе рассмотрены физические принципы метода РФЭС и его возможности. Во втором разделе рассмотрена структура обзорного РФЭ спектра и его особенности. В третьем разделе рассмотрена аппаратная составляющая метода РФЭС. В четвертом разделе описан метод РФЭС применительно к тонким пленкам нитрида кремния.

Метод РФЭС. Физические основы, возможности метода

Дата добавления: 2015-12-08