Использование ЭОС и СХПЭ для комплексного анализа двумерных покрытий и их границы раздела

Аннотация

Выявлены дополнительные возможности для комплексного анализа структурно-химического и фазового состояния двумерных покрытий и приграничного слоя подложки методами оже-электронной спектроскопии (ЭОС) и спектроскопии характерных потерь энергии электронов (СХПЭ). Покрытия, в том числе в виде чистого металла и силицидной смеси, были получены на подложке монокристаллического кремния. Их толщина была ограничена субнанометровым диапазоном (<1 nm или <10 ML), и они были выращены физическим осаждением в паровой фазе (ПФО) при двух режимах осаждения: 1) низкотемпературном и, соответственно, 2) высокотемпературном. Для обеспечения этих режимов, была разработана технология осаждения из ленточного источника. Традиционное использование ЭОС и СХПЭ - это определение, согласно данным ЭОС, состава элементов, энергетической структуры валентных электронов и толщины покрытия. И, согласно данным СХПЭ, - определение типа фаз, стадий их образования и плотности валентных электронов. Одновременное использование обоих методов обеспечило дополнительные возможности комплексного исследования субнанометровых и двумерных покрытий за счет выбора равной (и минимальной) энергии первичных электронов (300 эВ) и глубины зондирования (~ 2,5 нм). Использование обоих методов позволило сопоставить состав покрытий и их плотность. Выбранная глубина зондирования позволила адаптировать анализ к субнанометровой толщине двумерных покрытий. При этом можно было использовать толщину покрытия, полученную из данных ЭОС, для вычитания вклада подложки в СХПЭ. Другими полученными здесь возможностями являются использование зависимостей: а) энергии плазмонного сателлита оже-пика в зависимости от толщины покрытия - для анализа изменений электронной плотности в приграничном слое кремния; б) затухания оже-сигнала, генерируемого маркерными атомами на границе раздела между покрытием и подложкой, для локализации мест адсорбции осажденных атомов и в) интенсивности и энергии пиков потерь в СХПЭ от энергии первичных электронов - для профилирования состава покрытий по глубине. Использование двух функций затухания по глубине для двух глубин зондирования обеспечило количественный оже-анализ неоднородных по толщине покрытий. Эти и другие возможности, описанные в этой статье, позволили более полно охарактеризовать как сами двумерные покрытия, так и приграничный слой подложки, а также процессы их образования. И, в частности, это позволило идентифицировать смачивающий нанофазный слой металла на кремниевой подложке.