WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

На рис. 2–5 представлен также РФС валентной зоны Si3N4 (после вычитания фона неупругорассеянных электронов), который может дать дополнительную информацию о вкладе Si3s- и Si3d-состояний.

Отношение сечений фотоионизации электронных состояний, рассчитанных для свободного атома Рис. 7. SiL2,3-спектр аморфного кремния (a) и аморфного для фотонов с энергией 1486.6 eV, составляет Si3N4 (b). c — суперпозиция спектров a и b в соотношеSi3s : Si3p : N2s : N2p = 1 : 0.17 : 1.1 : 0.072 [43].

нии 2 : 1.

Сечение фотоионизации для Si3d-атомных состояний на три порядка меньше, чем для Si3s-состояний [44], поэтому вклад Si3d-состояний в РФС верхней валентной порядка в SiL2,3-спектр почти полностью отсутствует.

зоны можно не учитывать. Если в первом приближении Таким образом, вопрос о происхождении различия в пренебречь вкладом Si3p- и N2p-состояний в РФС, то относительной амплитуде пика B в SiL2,3-спектре ме- РФС отражает распределение Si3s- и N2s-состояний жду экспериментальными данными, представленными на в валентной зоне Si3N4. Поскольку отсутствует рис. 2 и в работе [29], остается открытым. экспериментальная информация о парциальной плотности N2s-состояний, из данных РФС нельзя с Относительная амплитуда пика B по сравнению с пиуверенностью говорить о том, что пик B в SiL2,3-спектре ком A в Si3s-ППС, наблюдаемая в эксперименте, заметно связан Si3s-орбиталями. Точность расчетных данных превышает расчетную (рис. 2–5). Аналогичная ситуатакже недостаточна для разделения Si3s- и N2s-вкладов ция имеет место и при расчетах для нитрида [6,15,20] в верхнюю часть РФС.

и диоксида кремния [28,33–36], учитывающих только Учитывая противоречивость расчетных данных по Si3s, 3p-атомные орбитали.

вкладу Si3d-состояний в ППС верхней валентной зоны В качестве возможной причины большой относительSi3N4 и SiO2, можно предположить более общую инной амплитуды пика B в SiL2,3-спектре SiO2 называется терпретацию большой относительной амплитуды пика возможный вклад от избыточного кремния [33,36]. ИзB в SiL2,3-спектре этих материалов. В этом случае быточный кремний может образоваться в SiO2 в экспеSiL2,3-спектр обусловлен переходами в Si2p-состояния рименте при облучении образца электронным пучком электронов из объемных, делокализованных состояний, при возбуждении SiL2,3-спектра. Аналогичная ситуация а не из число атомных состояний. Часть вклада в B-пик может иметь место при измерении SiL2,3-спектра в Si3N4.

можно связать с переходами из Si3d-состояний. Величина Облучение Si3N4 электронным пучком сопровождается этой доли будет зависеть от параметров Si3d-атомных выделением избыточного кремния [37]. На рис. 7, a, b состояний, используемых для интерпретации эксперипредставлены SiL2,3-спектры аморфного кремния из [38] ментальных данных. Оставшуюся часть можно связать и Si3N4 из [23], отсчитанные относительно верха валентс одноцентровыми переходами из Si3p-состояний, если ной зоны Ev. Сопоставление этих двух спектров показыпринять, что эти состояния при взаимодействии с другивает, что суперпозиция этих спектров не может привести ми атомами пространственно деформируются, что прик увеличению относительной амплитуды пика B. На водит к снятию запрета на оптические переходы. В свою рис. 7, c представлена для иллюстрации суперпозиция очередь такие переходы можно связать также и с неодSiL2,3-спектров Si3N4 и a-Si. Таким образом, наличие ноцентровыми переходами в Si2p-состояния электронов Физика твердого тела, 1997, том 39, № Численное моделирование методом MINDO/3 электронной структуры нитрида кремния из N2p-связывающих атомных состояний ближайших [9] В.А. Гриценко, Е.Е. Меерсон, И.В. Травков, Ю.В. Голтвянский. Микроэлектроника 16, 1, 42 (1987).

атомов азота. В пользу подобной интерпретации сви[10] В.А. Гриценко, Ю.П. Костиков, Л.В. Храмова. ФТТ 34, 8, тельствует тот факт, что пик B на Si3s-ППС (рис. 2) 2424 (1992).

располагается между максимумами на Si3p- и N2p-ППС.

[11] R.J. Sokel. J. Phys. Chem. Sol. 41, 899 (1980).

Возможный вклад в эту часть SiL2,3-спектра нитри[12] J. Robertson. Phil. Mag. B44, 2, 215 (1981).

да кремния неодноцентровых переходов электронов из [13] S.Y. Ren, W.Y. Ching. Phys. Rev. B23, 10, 5454 (1981).

Si3s-состояний соседних атомов кремния рассматривался [14] А.Г. Петухов. ФТТ 27, 1, 95 (1985).

в [29]. Авторы работы [29] оценили с использованием [15] E.C. Ferreira, C.E.T. Goncalves da Silva. Phys. Rev. B32, 12, атомных функций Хермана–Скиллмана вероятность та- 8332 (1985).

[16] L. Martin-Moreno, E. Martinez, J.A. Verges, F. Yndurain.

ких переходов и определили, что она составляет 5–10% Phys. Rev. B35, 18, 9683 (1987).

от вероятности одноцентровых переходов Si3s–Si2p.

[17] J. Robertson. J. Appl. Phys. 54, 8, 4490 (1983).

Можно предположить, что вклад двухцентровых пере[18] J. Robertson. Phil. Mag. B69, 2, 307 (1994).

ходов N2p–Si2p между соседними атомами может ока[19] Y. Xu, W.Y. Ching. Physica B150, 32 (1988).

заться заметно большим. Следовательно, противоречие [20] E.P. Domashevskaya, Yu.K. Timoshenko, V.A. Terekhov et al.

между теорией и экспериментом по поводу пика B в J. Non-Cryst. Sol. 114, 495 (1989).

SiL2,3-спектре Si3N4 и SiO2 снимается, если принять, что [21] R.C. Bingham, M.J.S. Dewar, D.H. Lo. J. Am. Chem. Soc. 97, этот пик определяется не только Si3s, 3d-состояниями, 1285 (1975).

но и вкладом Si3p- и N2p-связывающих состояний. [22] Молекулярные постоянные неорганических соединений.

Справочник / Под ред. К.С. Краснова. Химия, Л. (1979).

Таким образом, проведено изучение в кластерном при446 с.

ближении электронной структуры нитрида кремния с ис[23] В.А. Гриценко, Ю.П. Костиков. ФТТ.

пользованием квантово-химического метода MINDO/3.

[24] V.J. Nithianandam, S.E. Schnatterly. Phys. Rev. B36, 2, (1987).

Выполнены расчеты для кластеров разных размеров в [25] E.A. Repnicova, V.A. Gurtov, Z.A. Panova. Phys. Stat. Sol. (a) диапазоне от 13 до 90 атомов. Показано, что основные 119, 113 (1990).

особенности электронной структуры нитрида кремния [26] E. Wakita, F. Makimura, Y. Nakayama. J. Appl. Phys. 34, проявляются уже на 13-атомных кластерах. Проведен (1995).

детальный анализ ППС для кластеров разных разме[27] A.H. Edwards, W.B. Fowler. J. Phys. Chem. Sol. 46, 7, ров с использованием Si–H- и N–H-связей в качестве (1985).

граничных условий. Для анализа более приемлемыми [28] В.А. Гриценко, Р.М. Иванов, Ю.Н. Мороков. ЖЭТФ 108, оказываются локальные ППС, рассчитанные только для 6, 2216 (1995).

атомов вблизи центра кластеров.

[29] R.D. Carson, S.E. Schnatterly. Phys. Rev. 33, 4, 2432 (1986).

[30] И.А. Брытов, В.А. Гриценко, Ю.П. Костиков. ФТТ 26, 6, Противоречие между теорией и экспериментом в 1685 (1984).

описании вклада Si3s(3d)-состояний в верхнюю часть [31] I.A. Brytov, E.A. Obolenskii, Yu.N. Romashenko, V.A. Gritвалентной зоны нитрида и диоксида кремния можно объsenko. J. de Phys. 45, C2-888 (1984).

яснить тем, что в формирование пика B в SiL2,3-спектре [32] И.А. Брытов, В.А. Гриценко, Ю.Н. Ромащенко. ЖЭТФ 89, вносят вклад не только одноцентровые переходы из 362 (1985).

Si3s, 3d-состояний, но также и двухцентровые переходы [33] J.R. Chelikowsky, M. Schluter. Phys. Rev. B15, 8, 4020 (1977).

из N2p-связывающих состояний соседних атомов азота.

[34] R.N. Nucho, A. Madhukar. Phys. Rev. B21, 4, 1576 (1980).

[35] D. Lohez, M. Lannoo. Phys. Rev. B27, 8, 5007 (1983).

[36] R.P. Gupta. Phys. Rev. B32, 12, 8278 (1985).

[37] R. Hezel. Rad. Eff. 65, 101 (1982).

Список литературы [38] В.А. Терехов, Н.М. Медведев, В.М. Андреещев. Поверхность, 91 (1985).

[1] V.I. Belyi, L.L. Vasilyeva, V.A. Gritsenko et al. In: Material [39] D.L. Griscom. J. Non-Cryst. Sol. 24, 155 (1977).

Science Monograph. Silicon Nitride in Electronics / Ed.

[40] A.J. Bennett, L.M. Roth. Phys. Chem. Sol. 32, 1251 (1971).

A.V. Rzhanov. North Holland, Amsterdam (1988). V. 34.

[41] A. Simunek, G. Weich. J. Non-Cryst. Sol. 137/138, 903 (1991).

P. 555.

[42] I. Tanaka, J. Kawai, H. Adachi. Phys. Rev. B52, 16, 11 [2] В.А. Гриценко. Строение и электронная структура аморф(1995).

ных диэлектриков в кремниевых МДП-структурах. Наука, [43] J.J. Yeh, I. Lindau. Atom. Data Nucl. Data Tabl. 32, 1 (1985).

Новосибирск (1993). 290 с.

[44] G.K. Wertheim. In: Electron and Ion Spectroscopy of Solids / [3] S. Fujita, S. Sasaki. J. Electrochem. Soc. 132, 398 (1985).

Ed. L. Fiermans, J. Vennik and W. Dekeyser. Plenum Press, [4] P.A. Pundur, Yu.G. Shavalgin, V.A. Gritsenko. Phys. Stat. Sol.

N. Y. (1978). P. 195.

(a) 94, K107 (1986).

[5] P.M. Lenahan, D.T. Krick, J. Kanicki. Appl. Surf. Sci. 39, (1989).

[6] J. Robertson. Phil. Mag. B63, 47 (1991).

[7] W.L. Warren, J. Kanicki, J. Robertson, E.H. Poindexter, P.J. McWhorter. J. Appl. Phys. 74, 6, 4034 (1993).

[8] В.А. Гриценко, П.А. Пундур. ФТТ 28, 10, 3239 (1986).

3 Физика твердого тела, 1997, том 39, №

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.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.