WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Ca, Cr, Re, ReO и WO нет изменений, а I пиков После записи одной серии He+ спектров и двух C, K и Fe уменьшается соответственно в 1.8, 1.4 и серий Ar+ спектров для травленого образца вновь была 2.5 раза. Следовательно, относительная концентрация записана серия из четырех He+ спектров. Такая же серия последних примесей в приповерхностных слоях меньше, вслед за этой была записана и для W (110). Отмечается чем остальных (рис. 1, a). Этот спектр и принимается в дополнительное уменьшение I пиков почти всех примедальнейшем за спектр сравнения.

сей первого образца от первого к четвертому спектрам Травленый образец газофазного монокристаллическо- этой серии в среднем на 25-50%, за исключением Al, го вольфрама устанавливался вначале под He+ пучок где это уменьшение составляет всего 10%, и Fe, где (рис. 1, b). По записанным в первой серии трем спектрам I уменьшается в 3 раза. I пиков WO и ReO растет видно, что все указанные примеси под воздействием всего на 2-3%, но Re — на 17%. Сравнение же самого пучка сразу начинают уменьшаться, причем некоторые первого He+ спектра первой серии (т. е. от наиболее довольно значительно. Например, уже во втором He+ загрязненной поверхности) с последним во второй He спектре I пика Na падает в 19, Al — в 6, K — в 31, Ca — серии показывает, что с учетом промежуточной обрав 6.8, Cr — в 3.3 и Fe — в 11 раз. Но для C, Re, ReO и ботки под Ar+ пучком содержание примесей в образце Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. Состав примесей и очистка цилиндрической поверхности... Рис. 1. Вторично-ионные масс-спектры: a — последний спектр последней серии He+ спектров для эталона W (110), b — первый He+ спектр травленого образца, c — первый Ar+ спектр травленого образца после экспозиции в He+ пучке, d — последний Ar+ спектр второй Ar серии для травленого образца, e — последний He+ спектр второй He серии для травленого образца после экспозиции в Ar+ пучке во второй серии Ar спектров, f — последний He+ спектр нетравленого образца после экспозиции в Ar+ пучке.

уменьшилось для C — в 3.3, Na — в 229, Al — в 16, в 2.3, а по K — в 1.3 раз. Но в W (110), напротив, K — в 111, Ca — в 18.5, Cr — в 2.7 и Fe — в 18 раз. I Fe больше, чем в образце, в 1.3 раз. Естественно, что же пиков Re и ReO увеличилась соответственно на 26 и эти данные относятся к самым верхним слоям образца и 22%, а WO — на 11% (рис. 1, e). W (110), а не к их объему.

Если же сравнить конечный He+ спектр образца Рассмотрим теперь нетравленый образец. С учетом (рис. 1, e) с таким же спектром от W (110) (рис. 1, a), результатов описанной части работы запись He+ спекто оказывается, что по концентрациям C, Al, Ca, Cr, Re, тров перед Ar+ для него уже не производилась. ИзменеReO и WO они выравниваются в пределах 4-11% (об- ния в I пиков примесей для этого образца оказываются разец чище эталона), но по Na образец грязнее W (110) уже не такими значительными, как для травленого W.

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. 94 Б.М. Зыков, В.Н. Зыкова, В.Н. Лебедев, Ю.К. Удовиченко Например, уменьшение I для последнего третьего Ar+ картины при этом не наблюдается, а в оже-спектре спектра этой серии относительно начального происхо- регистрируется сильный пик от толстой пленки C или дит для C—в 1.4, Fe —в 1.2, Re —в 1.1, WO—в 1.4 углеводородов при 272 eV, второй по интенсивности пик и ReO — в 1.6 раз, а увеличение для Na — в 1.7, Al — O при 515 eV и его сателлиты при 475 и 490 eV, третий в 1.1, K — в 1.1, Ca — в 1.4 и Cr — в 2.1 раза. по интенсивности пик Ca при 293 eV и следы Nb (105, После записи последующей серии из четырех He+ 133 и 142 eV), S (152 eV), W(169 и 179 eV) и, возможно, спектров отмечает дальнейшее уменьшение I пиков Mo (120 eV) (рис. 2, a).

примесей относительно первого спектра этой серии: для При дальнейшем прогреве образца до 625 K в ожеC и K — в 1.1, Ca — в 1.3 и Fe — в 1.7 раз. Но возрастает спектре начинает расти пик S (152 eV), а начиная с I пиков Al — в 1.4, Cr — в 1.1, WO — в 1.7 и ReO — 925 K — пики W. При T = 1025 K отмечается резкое в 1.5 раз. При сравнении последнего спектра этой серии уменьшение интенсивности пика C (272 eV) и появление (рис. 1, f ) с последнимHe+ спектром W (110) (рис. 1, a) слабого пика K (253 K). Хотя последний и совпадает окывается, что в образце Al больше в 1.3, K — в 1.1, с одним из пиков от оксида углерода CO или карбида WO и ReO — в 1.5 раз. По остальным примесям образец W2C, но более интенсивный пик при 261 eV, также оказывается чище W (110) по C — в 1.3, по Ca — 1.2, принадлежащий им, в оже-спектре пока не регистрипо Cr — в 1.1, по Fe — в 1.3 и по Re — в 1.1 раз.

руется. Наблюдается также резкий рост пиков S и W Таким образом, после обработки под He+ и Ar+ пучками (рис. 2, b). После прогрева при T = 1075 K в ДМЭ нетравленый образец газофазного монокристаллическопри нормальном падении первичного пука электронов го W в первом приближении оказывается равным по начинает наблюдаться слабая дифракционная картина с чистоте монокристаллу W (110).

аномально движущимися рефлексами. Но из-за малой Из сравнения двух образцов газофазного W следует, информативности она пока не поддается расшифровке, что значительная часть загрязнений вносится в образец хотя исходя из направления движения аномальных репри его электрополировке в указанном выше раство- флексов при изменении Ep в направлениях [01] и [01] ре. Поэтому если дополнительная электрополировка не можно констатировать наличие на поверхности образца преследует иных целей, кроме дополнительной очистки фасеток в виде призм, расположенных вдоль образуюповерхности, то ее лучше не производить.

щей его цилиндрической поверхности. В оже-спектре Для определения количественного содержания примесей в W необходимо знание коэффициентов относительной чувствительности (КОЧ). К сожалению, в литературе нам удалось найти необходимые КОЧ только для Al, Cr и W. Поэтому определение абсолютного содержания примесей в этой работе приведено только для Al и Cr.

Таким образом, для последнего He+ спектра W (110) (рис. 1, a) содержание Al в W составляет 3 · 10-2 at.%, а Cr — 3.5 · 10-1 at.%, для такого же спектра травленого образца (рис. 1, e) соответственно 3 · 10-2 и 3 · 10-1 at.%, а для нетравленого (рис. 1, f ) — соответственно также 3 · 10-2 и 3 · 10-1 at.%.

Таким образом, чистота материала эмиттера ТЭП из газофазного монокристаллического W после ионного стравливания более сильно загрязненных приповерхностных слоев, начиная с определенной глубины, соответствует чистоте монокристалла W (110), приготовленного согласно требованиям, предъявляемым к образцам при их исследовании методом ДМЭ. Но дополнительная электрополировка одного из образцов газофазного W вносит в него и дополнительные примеси. Однако по условиям задачи для дальнейшего исследования состава поверхностных примесей методом ЭОС в УЭС был установлен именно травленый образец газофазного W, не проходивший обработки в ВИМС под ионными пучками.

Состав поверхностных загрязнений После обезгаживания УЭС при T = 625 K и поРис. 2. Оже-спектры после прогрева. T, K: a — 575, b — 1025, лучения рабочих вакуумных условий (Prem = 10-8 Pa) c — 1075, d — 1225, e — 1375, f — 1475, g — 1625; h — образец был вновь нагрет до T = 575 K. Дифракционной второй прогрев при 1125-1175 K; i — чистая поверхность.

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. Состав примесей и очистка цилиндрической поверхности... Рис. 3. Схемы рефлексов на картинах ДМЭ (квадраты — рефлексы от грани (110), треугольники — рефлексы от грани (112), черные кружки — рефлексы структуры, светлые кружки — рефлексы муара). a — (22) —CaO + CO на W (112), b — c (32) — W2C (0001) на W (112), c —чистая грань W (112), d —чистая грань W (110), e — искусственное наложение картин от чистых граней W (112) и (110).

при этом пик Ca (293 K) по I начинает превышать двугранный угол террас должен, естественно, составлять пик C. Кроме того, растет I и пика K, достигая I 7/8.

пика C. Главный пик O (515 K) также имеет достаточно Но перед тем как приписывать картину (2 2) Ca или большую I (рис. 2, c). CaO, следует рассмотреть и другие процессы, которые После прогрева при T = 1175 K начинается умень- при T = 1225 K могут происходить одновременно с шение пика S и продолжается уменьшение пика C. При сегрегацией Ca. Поскольку при T = 1225 K углерод T = 1225 K пик Ca достигает максимальной I, которая в с поверхности переходных металлов не удаляется [2], четыре раза превышает I пика C (рис. 2, d). При этом в то продолжающееся уменьшение I пика C, даже после ДМЭ на грани W (112) начинает наблюдаться довольно его первоначального резкого спада при T = 1025 K, с четкая картина (2 2) с аномальными рефлексами, одновременным ростом пика Ca можно приписать начавпри изменении Ep движущимися в указанных выше шемуся экранированию C из-за более сильной диффузии направлениях (рис. 3, a). На грани же (110), наблюда- к поверхности Ca. Но дело в том, что температуры, при емой при изменении угла падения первичного пучка которых происходит рост пика Ca, одновременно являна 20-30, никаких дополнительных рефлексов при ются оптимальнымиидля окисления C[2,5,10,18]. Таким этом не наблюдается. Несомненно, что картина (2 2) образом, одновременно с Ca (или CaO) на поверхности может быть связана с сегрегацией Ca, так как ранее даже (точнее на грани (112), так как на грани (110) C не при наличии в оже-спектре более интенсивных пиков выделяется) может присутствовать и CO.

от других элементов, например, S, C и O, не только При T = 1275 K начинается уменьшение I пиков Ca она, но и вообще никакие другие картины ДМЭ не и O. При T = 1375 K пик Ca исчезает из спектра, а наблюдаются. I пика O уменьшается в шесть раз по сравнению После появления первой картины ДМЭ становится с состоянием, когда наблюдается максимальная I пика ясно, что на микроскопическом уровне цилиндриче- Ca. Одновременно исчезает и картина ДМЭ (2 2).

ская поверхность газофазного монокристаллического W Учитывая, что в оксидах щелочноземельных металлов состоит из террас, основание которых представляет последние находятся в сильной двойной химической грань (112), расположенная параллельно и вдоль об- связи с O и поэтому в пленках на поверхности туразующей цилиндра, а наклонные стенки представлены гоплавких металлов при прогреве не диссоциируют, гранью (110). Поскольку в объемной решетке угол следует полагать, что при десорбции Ca уносится вместе между этими гранями составляет /8, то на поверхности с O, т. е. на поверхности Ca присутствует в составе Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. 96 Б.М. Зыков, В.Н. Зыкова, В.Н. Лебедев, Ю.К. Удовиченко Рис. 4. Расположение атомов или молекул (большие светлые кружки — атомы W, радикальная штриховка — молекулы CO, косая штриховка —молекулы W2C, малые черные кружки — молекулы CaO). a — пленка CaO + CO на W (112), = 0.25, W = 0.25, = 1.5. b —чистая грань W (112) — два типа доменов. c — пленка W2C (0001) на W (112), = 1.667 — CO CaO W2C один из двух типов доменов, d —чистая грань W (110), e — искаженная на цилиндрической поверхности до состояния (111) ГЦК =(0001) ГПУ грань W (110).

оксида CaO. Кроме того, из спектра исчезает также цессе прогрева образца внешний поток O из остаточных пик K, но появляются дополнительные пики C при 242, газов отсутствует.

251 и 261 eV, означая присутствие на поверхности C Аналогичным образом именно на поверхности происв виде W2C, CO или того и другого одновременно ходит и окисление углерода или карбида.

(рис. 2, e) (CO потому, что в спектре регистрируются Классический подход к расшифровке картины ДМЭ пики O, чего для чистых карбидов не наблюдается). (2 2) на W (112) приводит к степени покрытия I же главного пика C (272 eV) возрастает в 2.5 раза. = 0.25 (рис. 4, a). Но при такой малой не Т. е. хотя бы частичное экранирование C кальцием при должно бы наблюдаться такого сильного распыления прогреве все же происходит. Но однозначно заявлять о CaO. Поэтому в первом приближении следует предпополном экранировании C кальцием все же нельзя, так ложить, что картина (2 2) образуется не молекулами как T = 1375 K близка к T сильной диффузии C из CaO, а атомами подложки, не экранированными пленкой объема на поверхность и к T образования карбида [5,19]. и образующими поверхностный каркас со структурой При T = 1375 K происходит и сильное распыление (2 2), все остальное пространство которого заполнено вещества с поверхности образца, что ощущается по пленкой, повторяющей структуру подложки. Тогда CaO резкому увеличению Pост и, кроме того, визуально по в верхнем слое подложки может уже составлять 0.75.

напылению пленки на устанавливаемой при прогреве Картина ДМЭ с точностью до I рефлексов при этом не перед образцом заслонке. Следовательно, на самом деле изменится. Наличие же на картине слабо смещающихся Ca на поверхности накапливается достаточно много аномальных рефлексов говорит о присутствии на поди он может экранировать C. Так как O в объемной ложке наклонных граней с не очень сильным наклоном решетке элементов VI-б группы Периодической системы к ней. Поэтому необходимо еще учесть и возможность элементов не растворяется (из-за отсутствия у объемных образования молекул CaO в канавках между верхними атомов этих элементов вакантных d-орбиталей [10,20]), плотноупакованными (ПУ) рядами атомов W на грани то оксид CaO может образоваться только в процес- (112) (рис. 4, b). Тогда при той же картине ДМЭ се сегрегации Ca на поверхности или в ее дефектах в такой пленке может в принципе достигать уже 1.75.

в результате химической реакции с остаточным по- Такая даже без учета его присутствия в дефектах, CaO верхностным O. PO для Pост = 10-8 Pa составляет не дающих ДМЭ, уже может объяснить факт сильного 5 · 10-10-10-10 Pa, поэтому можно считать, что в про- распыления пленки при десорбции CaO.

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. Состав примесей и очистка цилиндрической поверхности... Однако в описанной модели структуры (2 2) стран- атомов W, участвующих в связи с молекулами CO, ным может показаться то, что атомы W должны распо- учитывая к тому же несимметричность двух -связей лагаться в ПУ рядах с пропуском через один атом, не относительно линейной -связи в основном состоянии говоря уже о пропуске через один полный ПУ рядов этих молекул. О поляризационной, а не химической (рис. 4, a), хотя поток адсорбата (Ca) не лимитируется. связи CaO с W и речи быть не может из-за довольно Пропуск атомов W в ПУ ряду, очевидно, говорит о высокой температуры десорбции CaO (1375 K).

Pages:     | 1 || 3 | 4 |



© 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.