Способ определения химического состояния поверхности твердых тел Советский патент 1991 года по МПК G01N23/227 

Изобретение относится к способам определения химического состояния поверхности твердых тел и можв быть использовано в физико-аналитическом приборостроении, а также для исследова ний и контроля в полупроводниковой технике уетап ведении ядерной физике

Целью изобретения является получение информации о первом моноатомном слое

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего гоеллагаемий способ

Устройство содерхит ионную пушку 1 исследуемый обр эзри 2 первый онер етиче- ский анапизагорЗ (анализатоо оже-электро- нов), второй энергетический анализатор 4

(анализатор рассеянных ионов), линию 5 задержки и схему 6 совпадений

Анализатор 3 снабжен системой 7 регистрации, входом подключенной к выходу (коллектору) анализатора 3, а выходом - к вхол/ линии 5 гадеожки. Анализатор 4 снабжен подключенной к его выходу системой 8 регистрации Выходы системы 8 регистра- ци1 /i линии 5 задержки подключены к вхо- г,г схемы 5 совпадений, выход которой р1 хлюись ч входу системы 9 регистрации пуш: г 1 снабжена источником 10 г ан- , а анализаторы 3 и 4 блоками 11 и 12 оицего потенциала соответственно

пудика 1 и анализаторы 3 и 4 гравированы на поверхность образца 2

ю

ь качестве анализатора оже-электронов используется дисперсионный энергоанализа- rop цилиндрическое зеркало в

ачесчве энергознализатора пзссея - ых ,лонов - 80° - полусферический акзпизатор (анализатор такого типа уцобен при СЧРI ояо/ниногэ рода /г/швы зависимостей), I лсюхеж иймехаш ,3 перемещения по п v с юситель-iL поавления распрострае.я i рз 1Ч1 1лг -а ионов

Споп5 осущесгвпяют следующим образе /

Пччо первичных ионов формируемый

Or ой 1, направляют на повео - joc ь с едуемого образца 2 расположен- нь Р ой камере Поскольку

fflfH t8HC |ЭМ | ОЖС-ЭЛЗ-О ООНОВ НОСИТ

1„,м ir i характер то осуществляют эдозр ионов их энер ии и угла паде- чиг г

u рузпьтате столкновения иочов пер ..л1 hOi о nyut а с атомачи твердого тела про- оцн и пускание оже-электроноа юлч 4, ви- Ил . чергию в резутьтзте оже про- , HI/, апопчечиивакантного уровня во t оболэчсс, освободившегося в pecv1- e г эоисизедшего столкновения

/ л je ожс .лехтроны напоавляют з г i 1 На ,-1 из згектродов ань и- , ,с i -ч ляю изменяющееся на- , r „.j,-i, с 1 и оег стрируют вес1-f П-1ТДГОМС ОР рлЧОСТНО О СЛОЯ

nFip3iG4 пр1.д8пяют злемеят / t 3,j nO3pn L, ) исследуемого об

r. JJ,fT

Cs, 21 y aoaj r L cs операции повторяют с - i анализаторе 3 происходи i из сбщего сигнала линии Oi 2-o e iс мов соответствующей Чоабран- -OMV 3rKovy элементу

п 1М с, пм поскольку скорость охе-элек,сп, - мчигель .о ebuje скорости рассеянп с чеозичного иона сигнал

э /lei ooHOB с выхода системы 7 регистоац/ i чд,лер кивзетгя линией 5 задерх ки на

Дт - Т-, э - Т и-14 Г08 Тоже И Т ион

оемя пролета еже-электроне и рассеянного 1очэ го соппектора (выхода анализатора) догцртстаенно

Опчокоеменно с пзбуждением оже- на поверхность образца происхо- дит оа сепние частиц первичных ионов В г-) рассеянных ИМЧОР имеются как Т ны рассеянные после однократного coy 1 оен ля с томами поверхности так и ионы яс -рчмнче в результата многокрр чого го даррчип ™ томами повеох ости

ГОСТЛР оассеянной компоненты первич з s Зависит в знччигет мо/ мрре от

-1 -,-( т , ,- pr /iM мчг ы ИОНОВ V 1Н

) Тя с розрастзнпе гла падения еоч чного ьа образец о отношению к шосхости оЬпач з) .эется вероятность зозания дг ,pSTrjo рас рян-ы ионов Гол

nbBpeivaHHc f(. cc БСОО-ТЧПСТЬ eve- эмиссии при пс.нчом возбуждеки/i) Наоборот по у ,b, энерп/iv р свичного пучка (Ер 1 s-зБ) вероя-, ость ПОРВГЭИИЯ многократно рассеянных ионов возрастет

0ДЛР наиболее часто встречаю иегосч на

практике случая , где М - vacca aiOMa ьерр/i Jhoro пу«ча гя - масса arov;) , дко ратрое рассеяние первичных ионов рроисл дит р опрздепенни диапазоне уг5 лов Дбрас Причем существует ритнческий

гол - Ma.crnw ijHUH rj i r,u отноыен ю v

1сти обоаз ia г-од кот , s/оь мохе г

рэгсес, г-„ При i гг зразой ргссгчн - / улов У жет (--гоьстэ до 180°

Тимы epc 4iior- тучкз рассеянные ro ер Сстьк: обрсЗцЛ 2 направляются в знер оанали а р 4 де происходит и би его с гнэлэ ni/ a jflHo pa uo

рЗССеРН 1ь ИОНО% Энзри-а ЧнСТрОИКИ Ерас

анализатора по Формуле

л

ciy«ae определяется

-Р

, ;

CCS Ь Н

30

нО

S

h}де -.- ш п )ч р- у г , at - , v J1 r us

i f

tЈ, Ij J , ТИ b

ПЛ/

0

5

0

5

cnepttp pp сеянного cyjic- i-T3cH-io tji Ер С )MC-bL ечиэ - в,.,,, fno мерз i iepvHOCT rt) -,Tehc- T чостл рргмст л д ыого с - pnf серить - v-3 OP г озрастзе

d-, ic1 e ргссеян1 чо пз Рi+ Q i ) о s-оглэ Sv°/nn f /гол - л и с преаьт гет и LI Г-ач - (m/ л Нкж тгй рс „ i ТЕ ЭЈс°3ян я л лгод апго re

ч/стачов 5 - з ое гслсхеьие э л щсстзл в СР г«осредс eov vexasn.sfv.d 13

С ио-зь проведших анализатор 4 регистрирует.- системой 8 ое- /страции и посг/пазт не яг ахоаоэ 6 совпа ений из зход который подав 1 сг сигнал задерх гчкыу оже-зяек ронор с выхода 5 огдеожки При совпадении во воемечи сигча/из оже- лрх роиов и сднс ратчо озссеянных иочов а вь ходе cxe. б со пацени формируете сигнат регист рируемый в дагьчэйшег стгмой 9 регист рзции

Поскольку схема 6 CvT тадени форми оует вухсднои пси гоапэдении сигнала, соответствующего рассеянию первичного иона от первого слоя атомов поверхности (так как вероятность сохранения заряда у первичного иона при его рассеянии от второго слоя атомов составляет по сравнению с рассеянием от первого атомного слоя), исследуемого объекта с сигналом оже-электронов, задержанным на определенную величину AT и соответствующим возбуждению оже-элект- ронов также в первом слое, то выходной сигнал несет информацию о химическом состоянии первого слоя поверхности исследуемого объекта.

Испускание оже-электрона и рассеяние ионов, дающее в конечном итоге информацию о первом поверхностном слое, происходят в процессе взаимодействия иона пучка с одним и тем же sтомом на поверхности.

Для регистрации всего оже-спектра от атомов поверхностного слоя на анализатор 3 подают линейно изменяющееся напряжение с блока 11, одновременно изменяя величину задержки оже-сигналз линией 5 задержки на величину

л т Е

2 Г АО/те гда I - длина траектории ожс-эмектрон.

гпе - пасса электрона; 6 U -изменение потенциала развей ,-л га внешнем цилиндре анализатора 3.

Формула изобретения Способ определения химического состояния поверхности твердых тел, зе:лк а ющийся в том, что на поверхность исследуемого образца направляют пу- о ионов, регистрируют энергетический спектр оже-электронов, испущенных образцом, по которому определяют элементным состав поверхности, отличающийся тем, что, с целью получения информации о первом моноатомном слое, дополнительно регистрируют однократно рассеянные ионы первичного пучка, з энергетический спектр оже-злектронов регистрируют только в моменты совпадения регистрируемых сигналов оже-электронов и однократно рассеянных ионов, рожденных в одном акте взаимодействия первичного пучка с атомом поверхности.

Изобретение относится к способам определения химического состояния поверхности твердых тел и может быть использовано в физико-аналитическом пш оорзстооении, а также для исследова- нмй I, контооля в полупроводниковой техника, металловедении и ядерной физике. изобретения является повышение т альнэсти определения химического со- поЕ ерхности исследуемых объектов по глуб1 не Для этого выделяют из рассе- , псвеолностыо образца ионов однократно рассеянные ионы Регистрируют cosna/id ощие по времени сигналы от одно- рассеянных ионов и оже-электронов опседеля ст химическое состояние повер- ,- ст эбо-:цЈ по энергетической структуре си-пала совпадения 1 ил jfcevst