Способ измерения работы выхода электронов из материалов

(19 5 801 М 23/О ПИСАН ИЗОБ ТЕН ОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ"Ротор" и Московский институт стали исплавов(56) Нефедов В.ИЧерепин В.Т, Физические методы исследования поверхноститвердых тел. М.: Наука, 1983, с. 17 - 18.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к области определения эмиссионных свойств материаловпри проведении исследований методамивторично-электронной эмиссии и применяется для определения работы выхода электронов в материалах, необходимой длярасчета как элементов эмиссионной электИзобретение относится к области определения эмиссионных свойств материалов при проведении исследований методами вторично-электронной эмиссии и может найти применение для определения работы выхода электронов в материалах, необходимой для расчета как элементов эмиссионной электроники, так и тех конструкций, где присутствуют контакты разнородных материалов (например, термопары, биметаллические пластины и т.д.),Целью изобретения является повышение точности и локализации способа.На фиг. 1 показан спектр вторичного излучения при энергии первичного пучка роники, так и тех конструкций, где присутствуют контакты разнородных материалов, например термопар, биметаллических пластинок и т.д, Цель изобретения - повышение точности и локализации способа. При реализации способа поверхность исследуемого и эталонного образцов облучают потоком низкоэнергетических электронов, измеряют энергию упруго отраженных от них электронов и определяют работу выхода электронов по следующей формуле Чоь = Еоб - Ем + Чэт, где Еоб - энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов исследуемого образца; Еэ энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов от эталонного образца; Чэ - работа выхода электронов эталонного образца; Чоб - работа выхода электронов исследуемого образца, 4 ил., 1 табл,меньше 10 эВ; на фиг, 2 - то же, при энергии больше 500 эВ; на фиг, 3-4 - спектры вторичного излучения при энергии первичного пучка в диапазоне 10-500 эВ для эталона и исследуемого образца соответственно,Выбор указанного диапазона энергий объясняется следующим. При энергии пучка меньше 10 эВ вследствие большого рассеяния отраженных электронов на атомах остаточных газов и зарядке исследуемого образца чувствительность электронного анализатора не достаточна для уверенной регистрации пучка упругоотраженных электронов (фиг. 1), При энергии пучка больше 500 эВ вследствие процессов электронно 1681209стимулированной адсорбции и электронностимулированных фазовых превращений наповерхности исследуемого образца возникает резкое изменение формы упругоотраженного пика и появление на нем несколькиххарактеристических точек (локальные максимумы), что делает невозможным однозначное определение работы выхода (Фиг, 2),Выбор монознер етического электронного пучка в диапаз,не 10 - 500 эВ позволяет, во-пеовых, уверенно регистрироватьупруОотракенный пик электроноВ; ВО-Вторых, этот пик получается с одним максимумом, что исключает неоднозначностьопределения работы выхода, в-третьих,вследствие монохроматичности пучка (разорос по энергии 0,1 эВ) пик упругоотраженных электронов получается узким, ширинана половине высоты 0,05 эВ (фиг, 3,4),Способ Осуществляют следующим обраЗом.Исследуемый Образец и эталон помещают в вакуумную камеру с давлением10.бмм рт, ста затем облучают посредствомэлектронной пушки потоком электроновнизких энергий, С помощью энергетическо;О анализатора, коорый выполнен либо поварианту сферического конденсатора, либопо Варианту "цилиндрическое зеркало", регистрируют максимумы пиков упругоотражен;ых электронов от образца и эталона,После этого, зная работу выхода для этало; а, находят работу выхода образца по Форфул е;Боб = Еоб - Еэт + Оэт,ГДЕ Е об - ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ МВКСИмума упругоотраженных электронов от исследуемого образца;Еэт - энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов от эталонного образца;Иэт - работа выхода электронов эталонного образца;Боб - рабата ВЫХОда ЭЛЕКтрОНОВ ИССЛЕдуемого образца,Облучением исследуемого образца потоком низкоэнергетических электронов добиваются высокой локальности определенияработы выхода, так как пучок электроновможет быть сфокусирован до размеров 0,11 мкм,Использование низкоэнергетическогопотока электронов позволяет получить узкие пики упругоотраженных электронов,следовательно, положение максимума может быть найдено с высокой степенью точНОСти,Измерение энергии максимумов пиковупругоотраженных электронов от образца иэталона позволяет резко уменьшить ошибку5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 измерения энергии, так как ошибка определения разноси энергий гораздо меньше ошибки определения энергии максимума.Определение работы выхода электронов по указанной Формуле позволяет с выСОКОй тОЧНОСтЬЮ ОПРЕДЕЛЯТЬ Ооб, таК КаК точность этого параметра определяется точностью измерения разности Еоб - Е и тОЧНОСтЬЮ ЗаДВНИЯ Оэ, а Эта ВЕЛИЧИНа МО- жет быть взята из соответствующи справочников.П р и м е р, Прводят измерения работы выхода электронов кремния (100 Л легированного Фосфором с удельным сопротивлением р= 100 Ом см при 273 С,8 качестве эталона используют Образец АО, Исследуемый образец и эталон помещают в вакуумную камеру установки для исследования поверхности Фирмы (еуЬО 10, ВакУУм в камеРе созДают системой тУЗОбомолекулярных насосов и составлял 10 мм рт.ст. Образец и эталон Облучают пучком низкоэнергетических электронов с энергией 200 эВ, при этом диаметр пучка составлял 3,0 мкм, Определяют положение пиков упругоотраженных электронов от образца и эталона с псмощью электронного анализатора сферического типа,В последующем работ, выходаэлектронов у кремния определяют по указанной Формуле Боб =- 4,62 0,05 эВВ этом же приборе обл чают образец рентгеновским пучком с использованием Мц анода и получают спектр Фотоэлектронов, по которому с помощью способа- прототипа определяют работу вь.хода электронов кремния, При этом диаметр пучка был примерно 1 мм, Полу енна е данные сведены в таблицу.Таким образом, анализ таблицы показывает, что данный способ позволяет по сравнению со способом-прототип".; более ЧЕМ На ПОРЯДОК УВЕЛИЧИТЬ тОЧНОС. ОПРЕДЕ- ления работы выхода и более чем на 5 порядков локальность Определения по поверхности,Применение способа позволит с гораздо большей точностью проводить расчет контактной разности потенциалов в конструкциях с разнородными материалами, например термопары, а также проводить оценку однородности поверхности по химическому составу, используя измерения работы выхода в разных точках поверхности.Формула изобретения Способ измерения работы выхода электронов из материалов, включающий Облучение исследуемого Образца моноэнергетическим пучком электронов и регистрацию спектра вторичной электронной эмиссии, по которому1681209 ЫУ ер 1 и, инп сек Яалон г Составитель В.Простаковаактор О.Спесивых Техред М,Моргентал Коррект вцо Заказ 3308 Тираж 383 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Про ственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 судят о работе выхода, о т л и ч в ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и локализации способа, облучение проводят пучком электронов с энергией 10 в 5 зВ, дополнительно облучают эталонный обра зец и регистрируют спектр вторичной электронной эмиссии от него, по полученным спектрам определяют энергию максимумов упругоотраженных электронов и находят10 работу выхода электронов исследуемого образца по формулеОоб - Еоб - Еэт + Оэт,где Еоб и Ез - энергетическое положениемаксимума упругоотраженных электроновот исследуемого и эталонного образцов соответственно;Оэт и Ооб работа выхода электроновэталонного и исследуемого образцов,