WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

- 446.0 445.7 445.0 444.2 - [13] Проиллюстрируем возможности предлагаемого под- 446.0 445.7 445.0 444.2 - [14] хода на примере анализа фазового химического соста- - - 444.7 - - [15] ва упомянутой выше нанопленки плазменного оксида - - - 445.4 444.6 - [16] фосфида индия. Необходимый для анализа базис раз445.6 445.9 445.8 444.9 444.3 443.9 среднее ложения хорошо известен. Это пять термодинамически ±0.7 ±0.5 ±0.5 ±0.3 ±0.2 ±0.стабильных оксидов фосфида индия, которые упоми445.5 445.5 444.9 444.2 444.0 443.7 настоящая нались выше и приведены в табл. 1 и 2. Энергии ±0.1 ±0.1 ±0.1 ±0.1 ±0.1 ±0.1 работа связи Eb остовных электронов индия In3d5/2 и фосфора P2p в этих соединениях известны, хотя и с большой погрешностью (Eb ±0.3-0.7) (табл. 1, 2). Однако, определенное независимо по линиям индия и фосфора, в отличие от прототипа в предлагаемой модификации сильно различается. Так, сумма фаз „1 + 2“ (P) по линии метода эти данные не нужны. Используется только фосфора дает 40%, а сумма „1 + 2“ (In) по линии информация о последовательности этих энергий в укаP P P P P P индия — 74%. Доля фазы „3“ (InPO3), определенная занных соединениях: E7 > E1 > E2 > E3 ( E8 > E5 ) и In In In In In независимо по линиям индия и фосфора, различается E1 > E2 > E3 > E4 > E5. Более того, для указанных почти на порядок: 41 и 5%. Вариации ширины элемен- оксидов эта последовательность была ранее получена тарных линий не уменьшают указанные различия. Таким авторами работы [6] независимо из термодинамических образом, можно сделать вывод о том, что для сложных оценок. В рассматриваемом примере в качестве нулесистем недостаточная точность определения энергий вого приближения для указанных энергий связи были связи, погрешности измерения спектра, формы аппа- выбраны средние энергии, приведенные в табл. 1 и 2.

ратной функции и вычислений, а также погрешности, Однако приводимый далее конечный результат достисвзанные с коррекцией эффектов статической зарядки гается при любом выборе этих энергий из интервала диэлектричесого образца под действием излучения, не экспериментальных спектров при условии соблюдения позволяют решать задачу достоверного определения их приведенного выше неравенства. В разложении экспехимического состава. риментальных линий-спектров использовалась гауссова Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 1774 В.М. Микушкин, С.Е. Сысоев, Ю.С. Гордеев 2-1 1, апроксимация аппаратной функции спектрометра, кото- 5) При условии > выбор шага Eb,i2, направb,i рая была определена в экспериментах на неокисленном ленного на минимизацию указанной разности, и осущефосфиде индия. Варьирование ширин элементарных ли- ствление нового итерационного цикла при новом наборе 1, ний не приводило к переоценке результатов разложения. энергий Eb,i2, т. е. возвращение ко второму пункту +Результаты конечного разложения спектров индия и предлагаемого алгоритма.

фосфора приведены соответственно на рис. 1, b и 2, b. Приведенный алгоритм был также успешно использоИз-за близости энергий связи фаз (1) и (2) в спектре ин- ван при анализе пленок оксидов меди, выращивавшихся дия приводится их суммарная элементарная огибающая. методом магнетронного распыления с использованием В низкоэнергетический хвост этого спектра попадает источника атомарного кислорода [5].

также линия неокисленного InP (5). Однако ее вклад, 5.2. Э н е р г и и с в я з и Eb остовных электрокак это следует из спектра фосфора, мал. В спектре нов в собственных оксидах InP. В результате фосфора незначительные вклады неокисленного InP (5) решения задачи разложения получены значительно бои элементарного фосфора P (8) представлены отдельной лее точные и достоверные энергии связи. Из табл. малоинтенсивной линией, отстоящей от спектра оксида и 2 видно, что данные настоящей работы, как правило, примерно на 5 eV. Сходимость итерационной процедуры близки к данным, усредненным по многим источникам, оказалась весьма быстрой. Для получения конечного хотя в некоторых случаях разница достигает 0.6-0.9eV.

разложения потребовалось всего пять циклов. Доли Важным результатом работы является то, что системахимических фаз 1, 2, 3, 4 и 7 оказались равными соот- тическая погрешность определения энергий связи уменьветственно 16, 49, 29, 4 и 2%. В последнем разложении шена в несколько раз. Общая погрешность для основных доли химических фаз, определенные по спектрам индия фаз не превышает Eb ±0.1 eV. Смещение центра и фосфора, совпадают с точностью до 1-3%. В пределах элементарной линии конечного разложения на величину, этой ошибки относительная погрешность определения большую 0.1 eV, не позволяет достичь заданной ошибки долей основных фаз не превышает 5-10%. разложения. Вывод о повышении достоверности опреСуммируя изложенные выше действия, можно предло- деления энергий связи в описываемом примере сделан жить следующий алгоритм решения задачи разложения на том основании, что в случае недостаточной точности спектра по линиям, например, двух элементов. определения этой величины возможны ошибки в уста1) Определение максимально возможного количе- новлении соответствия энергии Eb и вида соединения.

ства химических фаз, выстраивания последовательности Так, определенная в работе [12] энергия связи In3d5/энергий связи Eb каждого выбранного для анализа для InPO3 (446.1 eV) на 0.2 eV превышает усредненное элемента и выбор в нулевом приближении любых зна- по многим источникам значение энергии для оксида чений Eb в пределах экспериментальной линии. InPO4 вместо того, чтобы быть ниже этого значения 2) Описание экспериментальных спектров набором (табл. 1, 2). Определенная в работе [14] энергия связи 1, элементарных линий с центрами при энергиях Eb,i2 и P2p для InPO4 (136.0 eV) на 0.2 eV превышает усредненопределение по каждому из анализируемых элементов ное значение для P2O5, также меняя последовательность относительных долей химических фаз C1, C2,... указанных фаз. Напротив, энергия связи P2p для InPOb,i b,i (b — номер химической фазы; 1, 2 — номера исследу- (136.0 eV) из работы [16] не выше на 0.7-1.0eV, а емых элементов или линий-спектра, i — номер итера- на 0.3 eV ниже средней энергии для InPO3. Следоционного цикла). Под относительной долей понимает- вательно, при использовании этих ошибочных данных ся отношение площади соответствующей элементарной технологические процессы были бы ориентированы на линии, скорректированное на стехиометрический коэф- получение совершенно иных веществ.

фициент фазы, к сумме площадей элементарных линий 5.3. Необходимость обогащения окисляефаз, общих для каждого из анализируемых элементов. мой поверхности фосфором. Приведенный Определение состава (C1, C2,...,) осуществляется пример показывает, что в полученных плазменным окисb,i b,i вариацией интенсивностей элементарных линий (и ши- лением образцах суммарная доля наиболее стабильных рин, если ширина аппаратной функции меньше есте- и диэлектрически прочных оксидов InPO4 и In(PO3)ственной ширины линии) путем минимизации разницы достигает 65%, а доля нежелательного оксида In2Oмежду экспериментальным и расчетным спектрами. не превышает 4%. Из химических формул приведенных 2-3) Установление разности = C2 - C1 относи- оксидов следует, что для достижения такого резульb,i b,i b,i тельных долей химических фаз, определенных по каждо- тата необходимо обогащение окисляемой поверхности му элементу. фосфором. По-видимому, использованная технология 2-4) При выполнении условия < (заданная по- плазменного окисления создает благоприятные условия b,i грешность определения химического состава) — оконча- для диффузии этого элемента из объема материала.

ние итерационной процедуры. Определение химического Можно предположить, что предварительное нанесение состава в молекулярных процентах путем перенорми- известного количества фосфора на окисляемую поверхровки относительных долей химических фаз на суммар- ность способно изменить химический состав в нужном ную площадь элементарных линий всех присутствующих направлении и улучшить качество оксида и интерв образце химических фаз. фейса.

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Безэталонный РФЭС способ определения химического состава многофазных веществ... 6. Выводы [17] Yun Sun, Zhi Liu, F. Machuca, P. Pianetta, W.E. Spicer. J. Vac.

Sci. Technol. A 21, 1, 219 (2003).

[18] P. Legay, F. Caillet, J. Decobert, L. Leprince, G. Le Roux, Таким образом, предложен новый способ анализа M. Quillec. J. Appl. Phys. 85, 4, 2428 (1999).

фазового химического состава вещества и определения [19] D. Pulver, C.W. Wilmsen, D. Niles, R. Kee. J. Vac. Sci.

энергий связи электронов остовных уровней, являющийTechnol. B 19, 1, 207 (2001).

ся модификацией метода РФЭС. В отличие от прототипа [20] J. van de Ven, J.J.M. Binsma, N.M.A. de Wild. J. Appl. Phys.

разработанный способ является безэталонным. Способ 67, 12, 7568 (1990).

повышает достоверность и точность количественного [21] Prakash N.K. Deenapanray, A. Martin, P. Lever, C. Jagadish.

определения химического состава вещества и энергий Electrochem. Solid State Lett. 5, 6, G41 (2002).

связи электронов остовных уровней атомов в исследуе- [22] Л.С. Берман, А.Д. Габараева, А.В. Каманин, И. Каримов, мых химических фазах. Так, в рассмотренном примере Л.Е. Клячкин, Л.В. Шаронова, Н.М. Шмидт. Письма в ЖТФ 22, 2, 65 (1996).

решения задачи определения фазового химического со[23] A.T. Gorelenok, N.D. Ilyinskaya, I.A. Mokina, N.M. Shmidt.

става CO-InP относительная погрешность определения Semiconductor Technology: Processing and Novel Fabrication долей основных фаз не превышала 5-10%. СистематичеTechniques / Ed. by M.E. Levinstein, M.S. Shur. John Wiley ская погрешность определения энерий связи уменьшена & Sons Inc., N. Y. (1997). 195 p.

в несколько раз. Общая погрешность для основных фаз [24] M.P. Besland, S. Jourba, M. Lambrinos, P. Louis, P. Viktoне превысила 0.1 eV.

rovich, G. Hollinger. J. Appl. Phys. 80, 5, 3100 (1996).

[25] J. Henry, J. Livingstone. Design, Fabrication, and Characterization of Photonic Devices II / Ed. by Marek Osinski, Soo-Jin Chua, Akira Ishibashi. Proc SPIE 4594, 447 (2001).

Список литературы [26] R. Touhami, S. Ravelet, M.C.E. Yagoub, H. Baudrand. J. Appl.

Phys. 94, 10, 6574 (2003).

[1] К. Зигбан, К. Нордлинг, А. Фальман, Р. Нордберг, К. Ха[27] Sh. Morikita, H. Ikoma. J. Vac. Sci. Tecnol. A 21, 1, мрин, Я. Хедман, Г. Йоханссон, Т. Бергмарк, С. Карлссон, (2003).

И. Линдгрен, Б. Линдберг. Электронная спектроскопия.

[28] T. Motegy, J. Tomita, H. Ikoma. Jpn. J. Appl. Phys. Lett. 38, Мир, М. (1971). 493 с.; K. Siegban, C. Nordling, A. Fahlman, 4B, L420 (1999).

R. Nordberg, K. Hamrin, J. Hedman, G. Johansson, T. Bergmark, S.-E. Karlsson, I. Lindgren, B. Lindberg. Atomic, Molecular and Solid State Structure Studied by Means of Electron Spectroscopy. Nova Acta Regiae Societatis Scientarium Upsalien. Uppsala (1967). Ser. IV. Vol. 20.

[2] М.П. Сих, Д. Бриггс. Анализ поверхности методами ожеи рентгеновской фото-электронной спектроскопии. Мир, М. (1987). 598 с.

[3] Д. Вудраф, Т. Денчар. Современные методы исследования поверхности. Мир, М. (1989). 540 с.

[4] Ю.С. Гордеев, В.М. Микушкин, С.Е. Сысоев. Патент РФ № 2170421. Б.И. № 19 (2001).

[5] Э.М. Шер, В.М. Микушкин, С.Е. Сысоев, Б.Т. Мелех. ЖТФ 70, 78 (2000).

[6] Е.Д. Белякова, А.В. Габараева, А.Т. Горелёнок, Р.В. Каржавин, В.М. Микушкин, С.Е. Сысоев, Н.М. Шмидт. Поверхность 7, 88 (1992).

[7] G. Hollinger, E. Berngignat, J. Joseph, Y. Robach. J. Vac. Sci.

Tech. A 3, 2082 (1985).

[8] Maria Faur, Mircea Faur, D.T. Jayne, M. Goradia, C. Goradia.

Surface and Interface Analysis 15, 641 (1990).

[9] H. Ishii, H. Hasegawa, A. Ishii, H. Ohno. Appl. Surf. Sci.

41 / 42, 390 (1989).

[10] S.M. Thurgate, N.E. Erickson. J. Vac. Sci. Tech. A 8, (1990).

[11] C.W. Wilmsen, R.W. Kee. J. Vac. Sci. Tech. 15, 1513 (1978).

[12] I.K. Han, E.K. Kim, J.I. Lee, S.H. Kim, K.N. Kang, Y. Kim, H. Lim, H.L. Park. J. Appl. Phys. 81, 6986 (1997).

[13] Y.S. Lee, W.A. Anderson. J. Appl. Phys. 65, 10, 4051 (1989).

[14] N. Shibata, H. Ikoma. Jpn. J. Appl. Phys. 31, part 1, 12A, 3976 (1992).

[15] L.L. Kazmerski, P.J. Ireland, P. Sheldon, T.L. Chu, S.S. Chu, C.L. Li. J. Vac. Sci. Tech. 17, 1061 (1980).

[16] A. Guivarc’h, H. L’Haridon, G. Pelous. J. Appl. Phys. 55, 4, 1139 (1984).

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып.

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.