Способ определения химического состояния поверхности твердых тел

(79 у еЭ Ъ;Г 11) КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯ,4 Г 0 СУДДРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР 1 , 1 ЛЬСТНУ ггопопов ис вхоороиации,м 10и 12но,Зи 4 Г 1 ИСМЬ 1 ЕВТОРСКОУУ СБИ,(Е(56) Кулешов В.пэ, и лр, Спектроскапия идифракция электронов при исследованииповерхности твердых тел, - М,: Нау а, 1985,с. 290.Дарожкин А,А., Петров Н,Н, Эмиссияоже-электронов при ионном возбуждении иее применение для анализа поверхности, -Итоги науки и техники, ВИНИТИ, сер, Электроника, 1982, т. 1, с. 13 л-;73,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИТВЕРДЫХ ТЕЛ Изобретение относится к способам определения химического состояния поверхности твердых тел и может быть использовано в физико-аналитическом приборостроении, а также для исследований и контроля в полупроводникоеой технике, металловедении, ядерной физике.Целью изобретения являешься получение информации о первом монаатомном слое,На чертеже изображена блок-схема устройства, реализуюшего предлагаемый способ,Устройство содержит ион ну 1 о пушку 1, исследуемый образец 2, первый энергетический анализатор 3 (анализатор оже-электронов), второй энергетическлй анализатор 4(57) Изобретение относится к способам ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПО- верхности твердых тел и может быть использовано в физико-аналитическом приборостроении, а также для исследований и контроля в полупроводниковой технике, металловедении и ядерной физике. Целью изобретения является повышение локальности определения химического состояния поверхности исследуемых объектов п глубине, Для этого выделяют из рассе;-,нных поверхностью образца ионов однократно рассеянные ионы, Регистрируют совпадаюгцие по времени сигналы от однорагно рассеянных ионов и оже-электронов : оп веделя;От химическое состояние поверхнаст Образца 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 рег трации и линии 5 задержки подключены к да, схемы 6 совпадений, выход кот подлю,ен входу системь 9 регистр Ионная пуша 1 снабжена источника питания, а анализаторы 3 и 4 блоками 11 атх Очл,ОЬЦЕГО ПатЕНЦИаЛа СаатВЕтСтВЕНИонная пушка 1 и анализаторы ориентированы на поверхность образца 2..: качестве анализатора оже-электронов используется дисперсионный энергоанализатор типа "цилиндрическое зеркало", вка 1 естве энергоанализатора рассеянныхзнов - 180 - полусферический анализаторанализатор такого типа удобен при сняи и рэЗП н НОГО рода уГЛОВЬх зависимостей)снэо)кенный механиз;ам 3 перемещения поУГЛУ О.НОСИтЕЛЬНО ННПРаВЛЕНИЯ РЭСПРОСтРЭ 1-,8 Р Г 8)ВИЧНОХ),. КЭ ИОНОВ,;ОнОй Гушкой 1, напрэВляют на повер); -нос; ь исследуемого образца 2, расположенног В вакуумной камере. ПосколькуГ 03,",КД 8 ИЕ ИОНЭМ ОХ 8 ЭЛекООНОВ НОСИТС,:) 3 К . - ,Й ХЭРЭКТВР, ТО ОСУЩ 8 СТВЛЯЮТодбор сортэ ионов, их энергии и угла паде,-и, нг с,разец.08" 1.ТЭЕ СТОЛКНОВВНИЯ ИОНОВ ПВР:ичного пучка с атомами твердого тела проИСХОДИТ и.:ПУСКЭНИ 8 ОЖВ-ЭЛВКТРОНОВ,ПОЛУЧИВШИХ НЕРГИЮ В РВЗУ 1 ЬТЭТ 8 ОЖ 8 ПРОессэ;гри заполнении Вакантного уровня воВнутрен Ол обалоч.8, ОсВОбодившеГОся ВСВЗУЛ ЬТЗТ 8 П ОСИ СШВДШЕГО СТОЛ КНОВ 8 НИЯ,.-:н.-,;:"3.0 На один из электродов анэи.-".: ",РЭ псааот ЛИ пейна ИЗМВНЯЮЩ 88 СЯ НЭ;,: ,; Рбоя, 1 и ОеистрирОт В сь,ЕК;о; а 0 МР) ПОВ 8 РХ 0 СТНзго СЛОЯ.2образам .и редел Яют элемент.;." Р.личием, что э эналиЗэтаре 3 происходит 9. - .",Рзи:,8 из ОбЩВГО сиГнэлэ Гинии0)8-3.зкра; Ов, саатв 8 тстВуощей БьбранОМ к 1 МЕСКОМУ ЭЛЕМЕНТУг 33 ом, поскольку скорость оже-элек.Опн,"-. Ян;чительно вЬше скорости рассеян.О,"0 п 8 рвичнОГО иана, сиГнэлКЕ-ООНОВ С ВЫХОДЭ Системы 7 Регистоации зэдер)хивается линией 5 задержки наЗОЛИЧИНУ Ь Т = Тоже - 1 ион. ГДВ Тоже И Т ион;",00 Гв РТСТ ВР Н Н С,Одноваеменно с Возбуждением аже 1 миссии на поверхности образца происходит рассеяние частиц первичных ионов, Б;сотаве рассеянны ионов имеются какОны, рассеянные после ОднОкратнОГО соу:Эрения с атомами павехности, тэк и иОны,г)эссея.ные в результате многократноо гоДарения ." атомами повЭохности".Остэв рас еяннай компоненты первич Г, , ЯЭВИСИТ В ЗНЭЧИТВПЬ)й МРРЕ От,.-,;- - .,.т-, :,- )ГИ М,";о,;Ы ИОНОВ у а падения. Так, с возрастанием ;Гла пад 8 нияпеовичнаго пка на Оорэзец.по отношению кплоскости образцау:.еньшэется вероятность38 разоВгния ду,;ратно рассеян-,ых ионоВ Од.) НОВ 8 МЕНЬо:ОЗЫ-ЭЕТСЯ ЬЕООЯТНОСТЬ Ожеэмиссии при аннам Возбу)кдении). Наоборот,при малых энерп 11 х первичнОГО пучка Ер1кэБ) вероят-ость появления многократно рассеянных ионов возрастает,10 Для наиболее часто встречэюшегося напрактике случая Мп), где У - масса а.омапервичноГО пучка. Гп - масса атома мишени,ОДНО РЭТНОЕ РЭССВЯНИ 8 ПВРВИЧНЫХ ИОНОВпрОисходит В Определ 8 нном диэгазоне уГЛОВ Лд рас.РИЧ 6 Ч о.,е ) В 8,РИ ИЧ 8 СКАИугол - максимальный уго; По отОшени 0 кплоскости ораз;а под ко)орым ион можетРагсе Ь" ЯГиГП ЭЭпа :, Н РЭСЕЯН-; х УГЛОВ мажет Возрастать дО )Ог/ 0 Ы Пеаа.ЧОГС ПТКЭ, РЭССЕННЫ 8 ГаэерхьОстью образца с, нагпэвляются вЭНРр-ОэнэлизэторГде происходит выд -ение из Об 8 ГО сиГнэла пика 0 днОкрэтнорзссеяннх иОнаг., Знеоия нэс) ройки Ерас,.5 анализатора l -; 3 там сл 1 чэе опредрляетсяпо формуле гЕ0 + - - ) -- в7)ГПМедР - - .:НЭР 1 Я, )ЯИН)ГО:КП ОНОВ:,Ь,р;о умв;-ьв,гн;8-. д;,; (ПО МЕраи пиб ги)КР Н 1 ля;, :8 ) о от и 1 и нте н ) В"н о с т ь г - г .с т и ие и о Г О с ; Г и а " э р,) Р с 8 я -;-, ". , ;,0 ов созра таетВРПКНОСТЬ :Р ОГЛР Ф/П)УГОЛ ГЭ."СРЯНИЯ Не ПРРВЫШЭВТ 88 ЛИЧ",НЫ,;ее,оэ Гсви (т/,; ". 4, Нижняя . рэ) ) Г,108Установка гнэлизгтора 4 в огеделэ- вом механи 3 ма ,5.Сигнэ ианОВ, прошедших анализатор4, регистрируется системой Б регистрации ипостпает нэ один из Входов схемы 6 совпаВений, на другоВход которьй подаетсясигнал задержгнных аже-электронов с выхода линии 5 Зэдеажки, При совпадении ВОвремени сигналов о)ке-электронов и сдноКРЭТНО РЭССВЯННЫХ ИОНОВ НЭ БьХОД 8 СХСМЫ6 совпадений формируется сиГнал, реГистИРУВМЫЙ В ДЭЛЬНВЙШВМ СИСТВМОЙ 9 РВГИСТрации,ПбскОльку схема О совпадений фармиОует выходной сигнал то.ько при савпэде 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 составляет 5-г -з10 -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 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 атомом на говерхности, 20Для 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 Я / где- длина траектории еже-элек 1 рона,гпту - масса электрона; Д 0 - изменение потенц: апа разве 1;:11:,а внешнем ци;нндре анализатора 3, Формула изобретения Способ определения химического остояния поверхности твердых тел, за:.люча. ющийся В том, что на поиеохнссгь исследуемого образца направляют пуч;. иснов, регистрируют знергетическй спектр оже-электронов, испущенных образ"цом, по которому определяют элементный состав поверхности, о т л и ч д ю щ и Й с я тем, что, с целью получения информации о первом моноатомном слое, дополнительно регистрируют однократно рассеянные 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 Владимировае тал Кор эктор О,Спесивьх