Способ определения химического состояния поверхности твердых тел
Изобретение относится к способам определения химического состояния поверхности твердых тел и может быть использовано в физико-аналитическом пш оорзстооении, а также для исследованмй I, контооля в полупроводниковой техника , металловедении и ядерной физике. изобретения является повышение т альнэсти определения химического сопоЕ ерхности исследуемых объектов по глуб1 не Для этого выделяют из рассе- , псвеолностыо образца ионов однократно рассеянные ионы Регистрируют cosna/id ощие по времени сигналы от однорассеянных ионов и оже-электронов опседеля ст химическое состояние повер- ,- ст эбо-:цЈ по энергетической структуре си-пала совпадения 1 ил jfcevst
СО103 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РEÑПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ 4 ПРИ ГКНТ СССР ОГ1ИСА1- 1Е ИЗО6Р - ГЕР1 ."; К АВТОРСКОМУ СВИ,13ЕТЕЛЬСТВУ 1 @ Ю2 ЮЕЮЛЗЮ. ЮР - — - — . З ..- Ю % (21) 4465704/25 (22) 25.07,88 (46) 30,09,91. Бюл. 44.36 (72) А.А.Кузнецов и О.Д.Пргггопопов (53) 648.055 (088 8) (56) Кулешов В.Ю. и лр. Спектроскопия и дифракция электронов прл иссле;1овани,.1 поверхности твердых тел. — М,: Нау а, 1985, с. 290. Дорожкин А.А., Петров Н,Н, Эмиссия оже-электронов г.ри ионном во"=" :"óæäåíè.! и ее применение для анализа r:îpåðõíости.— Итоги науки и техники, ВИ - ИТИ, сер, Электроника, 1982, т. 1 1,;,. 1" :- ;73, (54) СПОСОБ ОПР ЕГ1 ЕЛ ЕНИЯ ХИМИЧ ЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТБЕРДЬ(Х ТЕЛ Изобретение относится к способам опр деления химического состояния поверхности твердых тел и может быть использовано в физико-аналитическом приборостроении, а также для исследований и контроля в полупроводниковой технике, метал",îâåäàíèè, ядерной физике. Целью изобретения является получение информации о первом моноатомном слое. На чертеже изображена блок-схема устройства, реализуюгцего предлагаемый способ. устройство содержит ионну.о пушку 1, исследуемый обра:.åö 2, первый энергетический анализатор 3 (анализатор оже-электронов), второй энергетический анализатор 4 „„5 4 „„1681212 À1 (57) Изобретение относится к способам определения химического состояния поверхности твердых тел и может быть использовано в физико-аналитическом приборостроении, а также для исследований и контроля B полупроводниковой технике, металловедении и ядерной физике. Целью изобретения являетс - повышение локальности определения химического состо.-.ния поверхности исследуемых объектов и» глубине. Для этого выделяют из рассе Э .=,нных loBå1ixHOcTb!o образца ионов однократно рас-.åÿííûе ионы, Регистрируют у coàêàäà>J!öèå по времени сигналы от однокгагно рассеянных ионов и оже-электронов -:. оп=еделяют химическое состояние повер1 х.1ост1. обр:;зца по энергетической структуре сигнала совпадения. 1 ил, (анализатор рассеянных ионов), линию 5 задержки и схему б совпадений, Анализатор 3 снабжен системой 7 регистрации, входом подключенной к выходу (коллектору) анализатора 3, а выходом — к входу линии 5 задержки. Анализатор 4 снабжен подключенной к его выходу системой 8 регистрации, Выходы системы 8 регистрации и линии 5 задержки подключены к входа-; схемы 6 совпадений, выход которой под:сл1очен i âxîäó системь! 9 регистрации, Ионная пушка 1 снабжена источником 10 питан:--,."., а анализаторы 3 и 4 блоками 11 и 12 :=-.. о- ;--:1огцего потенциала соответственно. Ионная rушка и анализаторы 3 и 4 ор:.1ентированы на поверхность образца 2. 163 i2 <2 I.=i качестве анализатора оже-электронов используется дисперсионный энергоанализаTQp типа "цилиндрическое зеркало", в K3«8cTB8 энергоанализатора рассея: Hb)x и знои — ) 80 — полусферический анализатор (анализатор такOго типа удобен при сня . и".,—,зэли ного рода угловых зависимQстей),, наб><енний механиз;ом )3 перемещения по углу Q HîñèòeëbHG;-:.,)("<)звле))ия распростра) -: е;; )<1)! Г« 3 р <» И ч )- К !»О)- < . -«К B ИОНОВ . плн )б Qcy ieс Гвляют слеДуюЩим Обрз ЗР) < )1<<<чок Г)ервичных иОнОВ, п)Ормируемыи )Он !ОЙ Г! Ш кой "., нзпрзВл))ют нз f)QB89) : )-ос гь исследуемого образца 2, рзсположеннсг:.- Б -:=BKyó)4HGé камере. Поскольку ! 0.= .,,, . -!<Пение Ио)-)ЗМИ ОХ<8 ЭЛек i POHOB НОСИТ С, :/<." К i .. !::-- **;;! ::, Й Ха РЗ КТ8;3, ТО ОСУГЦ8СТВЛЯ ЮТ )Одбор со)зта ионов, их энергии и угла паде<- i ) R )! B с< б Р 3 3 е ц . Реэ)/льтзте столкновения ионов пер8! ",HGCQ г у«ка с атомами твердого тела ppQис:(Одит и :пускание Оже-электронÎВ, полу 1ивких =»Hepãè)0 В резу<1 ьтате Оже-про„:асса,;ри заполнении Вакантного уровня ВО BHyTp8н! I0 .: Оболоч)<8, ОсВО)30дившеГОся В p8з3ул <ь < Зте I)роисшедшего столкновений, Ц:.)166 ожс - лектроны направляют 3 =:и.-... !.-".=I Го:;:., На оди,; из электродов ана:-;и=":: <".! 3 и < !1<3 )От Л И Н 8 Й H O И 3 М 8 Н Я Ю Щ 8 6 С Я H 3 ! " < П, /«.;! ОРО К о, 1 i<) 08 г YCTP Y : 2,<1<4 Qc!P 330<4< ПРРД" Пя)от "-ЛЕМЕНТ— ,- =..: -,-. тз<Р). 0038pхнг:сти исследуемого Обр „ - .3 ),<), -)::.;<Р),:; yi(BBBHbi, ОПЕРЗЦ)4И f)QBTQQR)QT С ;"=:-::- Р ЛИЧИ8М, ):ТО = ЗНаЛИэатОРЕ 3 пРОИСХОД и . !1 ы! «<)< Р /! з и:,: 8 и 3 Г б Щ Р Г 0 с и Г и 3 л 3 Г! и н и и оже-B
-<)!<8-3 !8)(Т 30HGB C ВЫХОДЗ <,ИСТВМЫ 7 РВГИ)«т3ации задерживается линией 5 задержки на «»!:ЛИЧИну Л: = Tb»)Kc ) )!он. Где тоже И T вон -,3емя пролета оже-электрона и рассеянного .)oíB до KGRBeKTQpB (выхода анализатора) ;".0Q ГВ РТСТ ВР Н НО), О:"Гновременно с -.3збуждением оже1к)иссии на поверхнс)сти образца происходит рассеяние частиц первичных ионов, Б ; )I3TBB8 рассеянных vc!HQB имеются KBK "Очы, г ассея нные после ОднОкрзтнОГО соу:) 1 )3 8 Н и Я С 3 Т 0 М 3 М И (1 Q B 8 P X H 0 C T )4, Т 3 К И И 0 Н Ы, )33 .. СЕ!»ННЫ8 В РЕЭУЛ ЬТЗТЕ М))ОГQKPBTHGf 0 ГОдарения ." атомами пов(эрхн()сти. ".ОстаB рас-еянной компоненты первич)<, -. г.,кр. )3ВИСИ1 В BНЗЧИТBПI>»ОЙ МРPB ОТ ,"-" ):"Т Г В .=,!) »„ )ÃÈ i М"-.<3"..h) ИОНОВ /! Ла <33ДЕН))я«!. 3 К, С BQBPBCТЗ Н И6М !ГЛЗ Г)ЗДBНИЯ -,:<зрвичнаго пу-)ка 3 Q0p338(f,, ;-:О отношению к плоскости обг) Ззцз) у:-хенькается вероятность З.оразовгния д(<<) )(ратко ))зссеян)-b)x MQHQB iOä .) НОВ )ЕЬ :енн)С ПОЗЫ =)ЗЕТСЯ ЬЕОО. =,ТНОСTÜ Сже эмиссии ири !ионHQI ) Возбуждении). Наоборот, i0v: малых энерплях первичного пучка (Ер 1 кэБ) вероятность пояBRения многократно рассеянных ионов Бозрас (38T. :О Для наиболее часто встречающегося на практике случая М m, где M — масса а i ома i 8pBYI 4Hàã0 пучка: m — мааса атома мишени, GBIHQ:.p3THoe Рассеяние первичных Yонов Q PQИ ХОДИ f В <)П Р8ДВ ПЕННQ 4 Диаг)ЗЗО)-,8 Уг— ЛОВ /3.6 рд<. Г риче <) !«8 TB!!e i РИ ИЧ8СКАИ угол — мз)<симзльный уго;! п. Отношению к ! ЛОС " .0<СТИ 0< <)333<)З, ПОД KGTQPB!i ИОН МожеТ p3cc8я: ЬГЯ Пp)4 fi/! Гп 3;:апз=-:=н pBcceqH.-;-. х углов )40жeT I!Gzpзстать ДО <89 . « < ,< < O!.! Ь) )! 8 О Б l! Ч Н 0 Г i, 1 У ч K 3, Р 3 С С 8 R H Н Ы 8 Г 0 3 8 P» )-! С С Ь К О P c 3 Ц < . H 3 "i Q ñi В Л Я ). Т C Я В энРР:-Ознал Yi33 00 <), де происходит выде.— ! 8НИ6 Из пб< !8;0 c nI H B/«3 OY,"3 ДНО» ра "HQ рассеян-i»)x ионог= . Энеогия нас1РОики Ерас < < 5 ЗнаЛИЗЗТОРЗ / -. ЭТОМ С/1/ЧЗЕ ОПРЕдРЛЯЕТСЯ П Q ()) O P !<41< )Л 8 Е ...— .— .щ + i(- -;,) -- = :-: 3-"2 IV ГДЕ ..;, —;=-H < < ЛБД) 8 Г ГГ)48)ИТЬ, ". i П! и . = -!);рн(. ЭНЕРГ Я РЗ()СЕЯКН<Г)ГО ) Онча <Ш « )!4«c«ь < Hl<» 1<<<. I)10 М )! < г!„4б ()и <<Р н;<р;< г "»8»ъ H.) т и) и )Te нc«i В HQстb регисг ир емого с:»гна!<3 РЗ -сeRH! «0<)GB cозрастае-, :,ерхнос-гь «<;)>»;.: . когда <)/:/ Гл > . угол р ссе"! <:-)И Я Н - Пг)еа Ь)ШЗЕТ BBR< Y B .,",I-) b!,-)2.,с о э! CBIП (m/ :, - /)/,, Ни княя, p3! . Г.108 У тановк= "-:HB)1)433ÒGI33: В )Г: )ейе "<эн БОМ М8ХЗНИЗМЗ 33 С;"1гнзл ио:-ОБ. прошедших анализатор 4, Регистрируетс--.: истемой 8 Ре! истрации и <00CTyf)B8T Н3 0 _#_H NB BXGGOB CX8i4bl 6 CОВПЗ Бений, HB ppy:-ОЙ Bxo/» которь)й подается сигнал задерх<гчных Оже-элекTpOHOB с выхОдя линии 5 ззд60х<<ки, )pY< совпадении Во времени сигналов 0)ке-электронGB и однократно рассеянных ионов::=- Вь ходе схемы б совпадений формируется "иГнзл. Р8Гист.)иру8мыЙ B дальнейшем системой 9 Р6Гистрзции. HGcKGRbKy схема () GOBпадений ФормиРyeT ВЬ!ХОДКОЙ СИГНЗЛ 0! 1581212 нии сигнала, соответствующего рассеянию первичного иона от первого слоя атомов поверхности (так как вероятность сохранения заряда у первичного иона при его рассеянии от второго слоя атомов coc;,авляет 5 -г -з 10 -10 по сравнению с рассеянием от первого атомного слоя), исследуемого обьекта с сигналом оже-электронов, задержанным на определенную величину ЛТ и соответствующим возбуждению оже-элект- 10 ронов также в первом слое, то выходной сигнал несет информацию о химическом состоянии первого слоя поверхности исследуемого обьекта. Испускание оже-электрона и рассеяние 15 ионов, дающее в конечном итоге информацию о первом поверхностном слое, происходят в процессе взаимодействия иона пучка с одним и тем же "=-томом на говерхности, 20 Для регистрации всего оже-спектра от атомов поверхностного слоя на анализатор 3 подают линейно изменяющееся напряжение с блока 11, одновременно изменяя величину задержки оже-сигнала линией 5 25 задержки на величину Q/ где I — длина траектории оже-злекзрона; me — масса электрона; Д 0 — изменение потенц: ала разве„1, i t:.ë внешнем ци- нндре анализатора 3, Формула изобретения Способ определения химического остояния поверхности твердых тел, за:.лючающийся В том, что на повеохнссгь исследуемого образца направляют пу-. иснов, регистрируют энергетическ»й спектр оже-электронов, испущенных образ"цом, по которому определяют злементнь!й сосТ88 поверхности, о T л и ч а K + и Й c B тем, что, с целью получения информации о первом моноатомном слое, дополнительно регистрируют однократно рассеян ые ионы первичного пучка, а энергетический спектр оже-электронов регистрируют только в моменты совпадения регистрируемых сигналов оже-электронов и однократно рассеянных ионов, рожденных в одном акте взаимодействия первичного пучка с атомом поверхности. 1681212 Составитель ГБладимирова Техред гл.Уоргентал Корректор О,Кравцова Редактор О.Спесивых Производственно-издательский комби ат "Паген", г. Ужгород, ул Гагарина 101 Заказ 3308 Тираж 382 Подписное ВНИИПИ Государственно о комитета по изобретениям и открытиям при ГКН1 СССР 113035, Москва, >К-35. Рауьвская наб., 4/5
