Физические основы Оже-спектроскопии. Принцип работы, применение в электронике.

Содержание


Введение
1. Описание метода Оже-спектроскопии
2. Электронная Оже-спектроскопия (AES) и растровый микрозонд Оже (SAM)
Заключение
Список литературы

Физические основы Оже-спектроскопии. Принцип работы, применение в электронике.

Спектры оже-электронов получают и регистрируют с помощью оже-спектрометров. Наиболее распространены электронные оже-спектрометры на базе анализаторов энергии электроновнов типа цилиндрического зеркала и четырёхсеточного анализатора с тормозящим полем (рис. 2).
Рис. 2. Схемы электронных оже-спектрометров с элсктростатическим анализатором типа цилиндрического зеркала (а) и с четырёхсеточным анализатором с тормозящим полем (б): 1 — исследуемый образец; 2 — энергетический анализатор электронов; 3 — электронная душка; 4 — электронная пушка, создающая наклонно падающий пучок; 5 — ионная пушка для послойного распыления образца; 6 — электронный умножитель.
Рис.3. Спектр оже-электронов стали, содержащей Ni, Cr, С, Р, О.
Электронный пучок от электронной пушки направляется на образец, находящийсяв вакуумной камере (до 10-10 мм рт. ст.), В спектрометрах первого типа (их чувствительность на два порядка выше, чем спектрометров второго типа) потенциал внешнего цилиндрического электрода анализатора 2 искривляет траектории оже-электронов в зависимости от их энергии. В результате каждому значению потенциала будет соответствовать определенная энергия оже-электронов, попавших в электронный умножитель 6. В спектрометрах второго типа энергия электронов, попадающих на коллектор анализатора 2, зависит от задерживающего потенциала на сетках. Обычно регистрируют не энергетическое распределение числа N эмиттированных электронов
по энергиям ξ, а производную dN(ξ)/dξ (рис. 3), что повышает чувствительность метода.
Оже-спектроскопия газов используется главным образом в фундаментальных исследованиях (для изучения механизма самого оже-эффекта, основных и возбуждённых состоянии дважды ионизованных атомов, разл. явлений, связанных с процессом нач. возбуждения атома). Оже-спектроскопия может быть использована и для химического анализа газов, но систематические исследования аналитических возможностей метода пока не проводились. Наибольшее применение Оже-спектроскопия получила для элементного анализа приповерхностного слоя твердого тела толщиной в несколько атомных слоев. Для получения информации о более глубинных слоях используют послойное распыление исследуемого образца ионами инертных газов. На основе ЭОС и ФОС проводят химический анализ всех элементов периодич. таблицы (кроме Не и Н). Методы ИОС не чувствительны к некоторымрым элементам. Так как вероятность безызлучательных переходов падает с ростом атомного номера элемента, эффективность анализа атомов лёгких элементов выше, чем тяжёлых. Чувствительность методов Оже-спектроскопии составляет ~1012 ат/см3.
Важной характеристикой является форма оже-линий, а также изменения энергий оже-электронов (сдвиги оже-линий) в зависимости от химического состояния атома или его химического окружения. Это позволяет наряду с элементным анализом получать информацию о химическом состоянии атома.
Современные оже-спектрометры в большинстве случаев могут работать в сканирующем режиме и давать информацию о распределении отдельных элементов по поверхности образца. Спектрометры с четырёхсеточным анализатором позволяют сочетать методы Оже-спектроскопии с дифракцией медленных электроновнов, что даёт возможность не только исследовать элементный состав приповерхностных слоев монокристальных образцов, но и получать сведения об их структуре и её изменениях.
2. Электронная Оже-спектроскопия (AES) и растровый микрозонд Оже (SAM)
При спектроскопии AES пучок электронов используется при перемещении зонда по поверхности. В результате электронных перегруппировок внутри атомов, Оже-электроны, характеризующие каждый отдельный элемент, присутствующий на поверхности, отделяются от поверхности образца.
На спектре отображаются только электроны, испущенные с самых верхних атомных слоев, потому данный метод часто используется для исследования поверхностей. Электронная Оже-спектроскопия (AES) позволяет оценить присутствие всех элементов, кроме водорода и гелия, при этом чувствительность метода позволяет определить примеси, составляющие менее 1 процента монослоя. Так как электроны зонда могут концентрироваться в области диаметром <0,5 микрон, возможно проведение анализа более высокого разрешения (растровый микрозонд Оже, SAM). В результате растрирования пучка сфокусированных электронов одновременно на видеодисплее с использованием растрового электронного микроскопа создаются оптические изображения и отображения распределения элементов на поверхности. Благодаря возможности точного определения области для анализа спектроскопия AES особенно подходит для исследования незначительных характеристик микроэлектронных схем или частиц, расположенных на поверхности очень тонкого слоя.
Заключение
Возможности метода ОЭС:
качественный и количественный анализ состава поверхности и границ зерен с локальностью ~ 50 нм;
профиль изменения концентрации по глубине (с использованием методики ионного травления или для клиновидных образцов);
исследование химической связи;
получение изображений поверхности образца во вторичных, обратнорассеянных и Оже электронах;
исследование картин каналирования электронов (оценка кристалличности изучаемой поверхности);
получение изображений в режимах композиционного и топографического контрастов;
топография поверхности;
исследования поверхности в режиме растрового электронного микроскопа.
Список литературы
1. Арапов Б.А. и др. Об одном пути усиления эффекта оже-деструкции в молекулярных системах. // Изв. вузов. Физика. - 2000.- т.43, N.1. - с.98-100.
2. Карлосон Т. А. Фотоэлектронная и Оже-спектроскопия. – Л.: 1981.
3. Кнунянц И.Л. Химический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1983, 397с.
4. Паралис Э.С. Эффект Оже. – Таш.: 1969.