Способ определения удельной поверхности Советский патент 1983 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к контрольн измерительной технике и может быть использовано в полупроводниковой, радиоэлектронной и каталитической промышленности для определения удель ной поверхности полупроводниковых пленок. Известен способ измерения удельной поверхности полупроводниковых окислов металлов понизкотемпературной адсорбции инертных газов, например азота. Для определения удельной поверхности по этому способу необходимо знать эффективную площадь, приходящуюся на одну мблекулу адсорбата в плотном мрнослое. Эта задача явля,ется довольно сложной,так как площадь молекулы может меняться вследствие различий в ориентации, упаковке и силе взаимодействия с поверхностью l} Данный способ, применяемый в прин ципе, для анализа полупроводниковых пленок, имеет следующие недостатки: обладает разрушительным действием пр исследовании образцов, требует большого количества измерений для получения достоверных данных, что связано со значительными затратами времени. ; Наиболее близким к предлагаемому является способ определения удельной поверхности, заключающийся в определении параметра,, характеризующего удельную поверхность исследуемого образца, и одновременном определении того же параметра, характеризующего эталонный образец, помещенный в идентичные условия. В качестве измеряемого параметра выбирается перепад давлений на образцах при заданном расходе газа t2J К недостаткам способа относится .возможность его применения для определения удельной поверхности полупроводниковых пленок, нанесенных на непористую подложку. .Цель изобретения - определение удельной поверхности полупроводниковых пленок, нанесенных на непористую подложку. Поставленная цель достигается Тем, что согласно способу определеН;Ия удельной поверхности, заключающемуся в определении параметра, характеризующего удельную поверхность исследуемого образца, и одновременном определении того же параметра эталонного образца, помещенного в идентичные условия, исследуемую пленку и пленку-эталон помещают в среду активного газа и измеряют изменение электропроводности пленок при температуре диссоциации активного газа на поверхности пленок, причем в качестве эталонной пленки используют монокристаллический образец того же химического состава, что и исследуемый, а удельную поверхность определяют по соотношению полученных значений электропроводности. В связи с тем, что коэффициент : шероховатости поверхности f, т.е. отношение истинной поверхности SHCT к -ВИДИМОЙ 3( для вМА монокристаллического образца равен 1, а для поликристаллического , то при адсорбции активных частиц изменение сигнала спеченной поликристаллической пленки во столько же раз больше соответствующего сигнала для монокристаллической пленки, во сколько раз больше Sg. Таким образом, по соотношению электрических сигналов определяют коэффициент шероховатости испытуемой пленки. Зная вес этой пленки Р, по формуле S истрассчитывают-Т7 Р ее удельную поверхность. Пример 1. Реакционный сосуд со спеченной поликристаллической пленкой окиси цинкс1, нанесенной на кварцевую подЛожку, и эталонной монокристаллической пленкой окиси цинка вакуумируют до ойтаточного давления SilO мм.рт.ст. С помощью заранее .изготовленных омических контактов в испытуемой пленке выделяют площадь, равную площади этало.нного образца 1,3-1 см Я При температуре в сосуд напускают молекулярный водород до давления 3 10 мм.рт.ст который, диссоциативно адсорбируясь на поверхности пленок, изменяет концентрацию носителей тока, а следовательно, и элект ропроводность образцов, соЬтавляющую для поли- и монокристаллической пленки окиси цинка соотве,тственно 1/2490 и 1/1200 см Изменение электропроводности пленок во времени показано на фиг. 1, где кривая 1 соответствует монокристаллической, кривая 2 - поликристалли- ческой пленке. По разности электрических сигналов, соответствующих участку насыщения кривых, судят о коэффициенте шероховатости. Учитывая отношение подвижностей носителей тока в моно- и поликристаллических пленках м , равное 3 для окиси гт , цинка, по известным формулам рассч21тывают удельную поверхность испытуемого образца - SUCT . .ист 5виА и где 4П„ п изменение концентрации носителей тока для моно- и поликристаллических пленок соответственно; а6 /и Дбр -„изменение электропро водности для моно- и поликристаллических пленок соответственно 6,4-10Г -3 24 0,8-, вИ4-24 1,35-24 32,4 (см 32,4 (м) . Р 7, - вес исследуемой пленки. S 32,4-10 4,4( 7,3-10 Пример 2. Процесс и расчет ведут как в примере 1, но молекулярный водород напускают при 160®С, Изменение электропроводности Пленок во времени приведено на фиг. 2, где кривая 1 соответствует монокристалли ческой пленке, кривая 2 - поликрисТёшлической. 8,9-10- -,. ,. 3 24 1,1-10 ,35-lO -24 32,4-10-(м2 Р 7, г . . 32,410 AiTlO---- Пример 3. Процесс и .расчет ведут, как описано в предыдущих примерах. При температуре напускают молекулярный кислород, который изменяет электропроводность образцов, составляющую для поли- и моно.крис таллической пленки окиси цинка соответственно 1/2680 и 1/1520 Ом-. Изменение электропроводности пленок во времени показано на фиг. 3. Кривая 1 соответствует монокристалличес кой плёнке, кривая 2 - поликрисТаллической. 52-10- Т ----.-3 26 6 -ЮS, 1,35-10- - 26 35,1-10 (м) 35,110 4,8 (м2/г). 7, Испойьзование данного способа определения удельной поверхности полупроводниковых пленок выгодно отличает его от базового, так как при сохранёнки положительного качества, как простота, предлагаемый способ обладает повышенной произвог дительностью результатов и существенно большей чувствительностью, что позволяет определять поверхность образцов на уровне долей квадратного сантиметра. Способ исключает необходимость работы при температурах жидкого азота, уменьшает общее количество времени, затраченного на подготовку и проведение эксперимента, и позволяет определять удельную поверхность образцов малой площади. .

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, заключающийся в определении параметра, характеривующезро удельную поверхность исследуемогЬ. образца, и одновременном опрёдёлейии того же параметра эталонного образца, помещенного в идентичные условия, отличающийся тем, что, с целью определения удельной поверхности полупроводниковых пленок, нанесенных на непористую подложку, исследуемую пленку и пленку-эталон помещают в среду активного газа и измеряют изменение электропровод- ности-пленок при температуре диссоциации активного газа на поверхности пленок, причем в качестве эталонной . пленки используют монокристаллический образец того же химического сос1:ава, что и исследуемый, а удельную поверхность определяют по соотношес S нию полученных значений электропроводности. (Л о: со sj

-5

йё-fo,

омW 50 ttO 50 Г, .

W

-fO(puS.3