Способ измерения работы выхода электронов из материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N23/00 

стимулированной адсорбции и электронно- стимулированных фазовых превращений на поверхности исследуемого образца возникает резкое изменение формы упругоотра- женного пика и появление на нем нескольких характеристических точек (локальные максимумы), что делает невозможным однозначное определение работы выхода (фиг. 2),

Выбор моноэнсргетического электронного пучка в диапазоне 10-500 эВ позволяет, во-первых, уверенно регистрировать пруоотзаженный пик электронов; во-вторых, этот пик получается с одним максимумом, что исключает неоднозначность определения работы выхода, в-третьих, вследствие монохроматичности пучка(раз- боос энергии 0,1 эВ) пик упругоотраженных электронов получается узким, ширина sa половине высоты 0,05 эВ (фиг. 3,4).

Способ осуществляют следующим обра- оом

исследуемый образец и эталон помещают в вакуумную камеру с давлением 10 , ст., а затем облучают посредством слеюрснной пушхи потоком электронов низких -энергий С помощью энергетическо- -о анализатора, который выполнен либо по зсриа ту сферического конденсатора, либо по варианту цилиндрическое зеркало, ре- п .стрируют максимумы пиков упругоотра- xeui ых электронов от образца и эталона. После этого, зная работу выхода для этало- , о, находят работу выхода образца по фор- ie

Uo6 Еоб - Еэт Оэт,

где Р об - энергетическое положение максимума упругоотражанных электронов от исследуемого образца;

Еэт - энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов от эталонного образца,

U3i - работа выхода электронов эталонного образца;

и0б - работа выхода электронов исследуемого образца.

Облучением исследуемого образца потоком низкоэнергегических электронов добиваются высокой локальности определения работы выхода, так как пучок электронов может быть сфокусирован до размеров 0,1- 1 мкм

Использование ннзкоэнергетического потока электронов позволяет получить узкие пики упругоотраженных электронов, следовательно, положение максимума может быть найдено с высокой степенью точности.

Измерение энергии максимумов пиков упругоотраженных электронов от образца и эталона позволяет резко уменьшить ошибку

измерения энергии, так а ошибка определения разности энергии юраздо меньше ошибки определения энергии максимума. Определение оаботы выхода эпектронов по указанной формуле позволяет с высокой точностью определять UOD, гак как точность этого параметра определяется точностью измерения разности Е0р - ЕЭт и точностью задания иэт а зта величина мо0 жет быть взята из соответствующих справочников

Пример Прводят измерения работы выхода электронов кремния (100/ легированного фосфором с удельным сопротивле5 нием р 100 Ом см при

8 качестве эталона используют образец Аи. Исследуемый образец и эталон помещают в вакуумную камеру установки для исследования поверхности фирмы Leyboid

0 Вакуум в камере создают системой турбо- молекуляриых насосов и составлял 10 мм рт ст. Образец и эталон облучают пучком низкоэнергетических электронов с энергией 200 эВ. при этом диамето пучка сосгав5 лял 3,0 мкм Определяют положение пиков упругоотражанных электронов от образца и эталона с помощью электрон -юго анализатора сферического типа

В последующем работу выходазлектро0 нов у кремния определяют по указанной формуле Uo6 4,62 ± 0,05 эВ

В этом же приборе облучают образец рентгеновским пучком с использованием Мд анода и получают спркгр фотозлектро

5 нов, по которому с помощью способа- прототипа определяют работу выхода электронов кремния При этом диамето пучка был примерно 1 им Полученные даннме сведены в таблицу.

0Таким образом, анализ таблицы показывает, что данный способ позволяет по сравнению со способом-прототип - i более чем на порядок увеличить точное определения работа выхода и сюл-ее чем на 5 по5 рядков локальность определения по поверхности

Применение способа позволит с гораздо большей точностью проводить расчет контактной разности потенциалов в конст0 рукциях с разнородными материалами, например термопары, а также проводить оценку однородности поверхности по химическому составу, используя измерения работы выхода в разных точках поверхности

5Формула изобретения

Способ измерения работы выхода электронов из материалов, включающий облучение исследуемого образца моноэнергетическим пучком электронов и регистрацию спектра вторичной электронной эмиссии по которому

судят о работе выхода, отличающий - с я тем, что, с целью повышения точности и локализации способа, облучение проводят пучком электронов с энергией 10-500 эВ, дополнительно облучают эталонный образец и регистрируют спектр вторичной электронной эмиссии от него, по полученным спектрам определяют энергию максимумов упругоотраженных электронов и находят

работу выхода электронов исследуемого образца по формуле

Uo6 Еоб Еэт + UST,

где Еоб и Еэт энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов от исследуемого и эталонного образцов соответственно,

Уэт и Uo6 - работа выхода злектроноз эталонного и исследуемого образцов.

Изобретение относится к области определения эмиссионных свойств материалов при проведении исследований методами вторично-электронной эмиссии и применяется для определения работы выхода электронов в материалах, необходимой для расчета как элементов эмиссионной электИзобретение относится к области определения эмиссионных свойств матеоиалов при проведении исследований методами вторично-электронной эмиссии и может найти применение для определения работы выхода электронов в материалах, необходимой для расчета как элементов эмиссионной электроники,так и тех конструкций, где присутствуют контакты разнородных материалов (например, термопары, биметаллические пластины и т.д.). Целью изобретения является повышение точности и локализации способа. На фиг. 1 показан спектр вторичного излучения при энергии первичного пучка роники, так и тех конструкций, где присутствуют контакты разнородных материалов, например термопар, биметаллических пластинок и т.д. Цель изобретения - повышение точности и локализации способа. При реализации способа поверхность исследуемого и эталонного образцов облучают потоком низкоэнергетических электронов, измеряют энергию упруго отраженных от них электронов и определяют работу выхода электронов по следующей формуле V06 Еоб - Еэт + Vat, где Е0б энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов исследуемого образца; ЕЭт - энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов от эталонного образца; V3T - работа выхода электронов эталонного образца; V06 - работа выхода электронов исследуемого образца, 4 ил., 1 табл, Ё меньше 10 эВ; на фиг. 2 -тоже, при энергии больше 500 эВ; на фиг. 3-4 - спектры вторичного излучения при энергии первичного пучка в диапазоне 10-500 эВ для эталона и исследуемого образца соответственно. Выбор указанного диапазона энергий объясняется следующим. При энергии пучка меньше 10 эВ вследствие большого рассеяния отраженных электронов на атомах остаточных газов и зарядке исследуемого образца чувствительность электронного анализатора не достаточна для уверенной регистрации пучка упругоотраженных электронов (фиг. 1). При энергии пучка больше 500 эВ вследствие процессов электронноО 00 ю о о

1имп сек

Фиг.

I ЦК

имп сек

Эталон

Еэд

Фиг. г

Еэв

1имя

сек

05разец

197.02 эВ