Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

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

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-3-

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.

Об авторе

Николай Инокентьевич Плюснин
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
Россия


Список литературы

1. Fiori G. Electronics based on two-dimensional materials / G. Fiori, F. Bonaccorso, G. Ian-naccone и др. // Nature Nanotechnology. – 2014. – T. 9. – C. 768–779.

2. Gruznev, D. V. One-atom-layer compounds on silicon and germanium / D. V. Gruznev, L. V. Bondarenko, A. Y. Tupchaya и др. // Japanese Journal of Applied Physics. – 2017. – Т. 56(8). – C.08LA01.

3. Плюснин Н.И. Металлические нанопленки на монокристаллическом кремнии: рост, свойства и применения / Н.И. Плюснин // Известия вузов. Материалы электронной техни-ки. – 2015. – Т.18, №. 2. – С.81—94.

4. Plusnin N. I. Atomic-Scale AES-EELS Analysis of Structure-Phase State and Growth Mechanism of Layered Nanostructures / N. I. Plusnin // Advances in Materials Physics and Chemistry. – 2016. – Т.6, No. 07. – С.195-210.

5. Czanderna A. W. Methods and phenomena: their applications in science and technology, Vol. 1 – Methods of surface analysis / Ed. by A. W. Czanderna – Amsterdam; Oxford; New York; Tokyo: Elsevier, 1975. – 480 с.

6. Lüth, H. Solid surfaces, interfaces and thin films. Vol. 4 / H. Lüth – Berlin: Springer, 2001. – 589 с.

7. Topics in current physics; vol. 4 – Electron spectroscopy for surface analysis / Под ред. H. Ibach – Berlin – New York: Springer-Verlag, 1977. – 255 c.

8. Brillson, L. J. The structure and properties of metal-semiconductor interfaces / L. J. Brillson // Surface Science Reports. – 1982. – Т.2. – С.123-326.

9. Palmberg, P. W. Quantitative Auger electron spectroscopy using elemental sensitivity fac-tors / P. W. Palmberg // Journal of Vacuum Science & Technology. – 1976. – Т.13(1). – С.214-218.

10. Practical surface analysis: by auger and x-ray photo-electron spectroscopy / Под ред. D. Briggs and M. P. Seah – Chichester – New York : Wiley, 1983. – 533 c.

11. Honig, R. E. Surface and thin film analysis of semiconductor materials / R. E. Honig // Thin Solid Films. – 1976. – Т.31. – С.89-122.

12. Surface analysis by Auger and x-ray photoelectron spectroscopy / Под ред. D. Briggs and J. T. Grant – Chichester: IM, 2003. – 840 c.

13. Transmission electron energy loss spectrometry in materials science and the EELS atlas. / Под ред. C. C. Ahn – Weinheim: John Wiley & Sons, 2006. – 472 c.

14. Howe J. M. Application of valence electron energy-loss spectroscopy and plasmon energy mapping for determining material properties at the nanoscale / J. M. Howe, V. P. Oleshko // Journal of electron microscopy. – 2004. – Т.53, No. 4. – С.339-351.

15. Menyhard M. Development in Auger depth profiling technique / M. Menyhard, A. Konkol, G. Gergely и др. // Journal of electron spectroscopy and related phenomena. – 1994. – Т.68. – С.653-657.

16. Parshin, A. S. Reflection electron-energy-loss spectroscopy of Fe x Si 1− x thin films / A. S. Parshin, G. A. Alexandrova, A. E. Dolbak и др. // Technical Physics Letters. – 2008. – Т.34, No. 5. – С.381-383.

17. Lifshits V.G. Surface phases on silicon / V.G. Lifshits, A.A. Saranin and A.V. Zotov – Chichester (UK): Wiley, 1994. – 490 c.

18. Wiesendanger R. Scanning probe microscopy and spectroscopy: methods and applications. – / R. Wiesendanger – Cambridge: Cambridge University Press, 1994. – 637 c.

19. Linsmeier C. Auger electron spectroscopy / C. Linsmeier // Vacuum. – 1994. – Т.45, No. 6-7. – С.673-690.

20. Moretti, G. X-Ray Photoelectron and Auger Electron Spectroscopy / G. Moretti // Handbook of Heterogeneous Catalysis, Part 3. Characterization of Solid Catalysts. Section 3.2.3.1, 2008. – C. 1029–1039.

21. Egerton R. F. Electron energy-loss spectroscopy in the electron microscope. Third Edition / R. F. Egerton – New York; Dordrecht; Heidelberg; London: Springer Science & Business Me-dia, 2011. – 491 c.

22. Лифшиц В.Г., Луняков Ю.В. Спектры ХПЭЭ поверхностных фаз на кремнии / В.Г. Лифшиц, Ю.В. Луняков – Владивосток: Дальнаука, 2004 – 314 c.

23. Plusnin, N. I. Application of AES and EELS for surface/interface characterization / N. I. Plusnin, // Journal of electron spectroscopy and related phenomena. – 2004. – Т.137. – С.161-164.

24. Plusnin, N. I. Elevated rate growth of nanolayers of Cr and CrSi2 on Si(111) / N. I. Plusnin, A. P. Milenin, B. M. Iliyashenko и др. // Physics of Low-Dimensional Structures. – 2002. – №.9/10. – С.129-146.

25. Plusnin, N. I. Formation of interfaces and templates in the Si(111)-Cr system / N. I. Plusnin, N. G. Galkin, V. G. Lifshits, и др. // Surface Review and Letters. – 1995. – Т.2. – С.439-449.

26. Plusnin, N. I. Formation of Co ultrathin films on Si(111): growth mechanisms, electronic structure and transport / N. I. Plusnin, V. M. Il’yashenko, S. A. Kitan’ и др. // Applied Surface Science. – 2007. – Т.253. – С.7225-7229.

27. Plyusnin, N. I. Structural and phase transformations during initial stages of copper condensation on Si (001) / N. I. Plyusnin, V. M. Il’yashchenko, N. A. Tarima, // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2011. – Т.5(4). – С.734.

28. Plyusnin, N. I. Growth, structural and magnetic properties of Fe, Co and Cu nanolayers on the Si substrate / N. I. Plyusnin, V. M. Ilyaschenko, P. A. Usachev и др. // Technical Physics. – 2015. – Т.60. – С.1501-1507.

29. Wallart, X. Electron spectroscopy study of the Fe/Si (111) interface formation and reactivity upon annealing / X. Wallart, H. S. Zeng, J. P. Nys и др. // Applied surface science. – 1992. – Т.56. – С.427-433.

30. Colavita, E. Single-particle and collective excitations in ferromagnetic iron from elec-tron-energy-loss spectroscopy / E. Colavita, M. De Crescenzi, L. Papagno и др. // Physical Review B. – 1982. – Т.25. – С.2490-2502.


Для цитирования:


Плюснин Н.И. Использование ЭОС и СХПЭ для комплексного анализа двумерных покрытий и их границы раздела. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2017;20(4). https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-3-

Просмотров: 38


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)