СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ДИФФУЗИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК Советский патент 1971 года по МПК G01R29/00 H01L21/00 

Изобретение относится к способам определения диффузионных характеристик различных материалов, в частности энергии активации диффузии газов в тонкие нленки различных материалов.

Известен способ определения энергии активации диффузии, при котором на поверхность образца наносят тонкий слой исследуемого материала, подключают к измерительной ячейке, одним из элементов которой является образец, источник СВЧ-мощности и измеряют добротность получившегося контура.

Для повышения точности определения и расширения диапазона измерений величины энергии активации, согласно предложенному способу, изготовляют из подготовленного образца полый резонатор, выбирая необходимую толш,ину исследуемого слоя подбором геометрических размеров резонатора и частоты, на которой осуществляют измерения. Над напыляемой поверхностью поддерживают неизменным давление исследуемых газов, изменяют температуру в изучаемом диапазоне и измеряют зависимость от температуры коэффициента диффузии, для определения которого проводят последовательно несколько измерений изменения числа диффундирующих в скинслое частиц, осуществляя регистрацию изменения электропроводности слоя избранной толщины.

Зависимость коэффициента диффузии Д от числа /г; продиффундировавших частиц газа в скин-слой толщиной Аг за промежутки времени А выражается формулой:

At

Д

(1)

Ani - (

где Апь А«2, Апз, , Аи,--), A«i - изменения числа диффундирующих частиц в одинаковые временные интервалы А в единице объема.

Энергия активизации диффузии Ed определяется из соотношения:

ехр( -- ,

,

(2) f у I

где Д - некая константа, не зависящая (для небольших температурных интервалов) от температуры Г, R - универсальная газовая постоянная.

Энергия активизации диффузии определяется так же, как тангенс наклона прямой, в координатах:

Для определения энергии активации диффузии из исследуемого материала изготовляют образец в виде полого резонатора. Необходимую для измерений толщину скин-слоя, в которой диффундируют частицы газа, выбирают, варьируя геометрические размеры резонатора и величину частоты, на которой проводят измерения. После этого поддерживают неизменным давление исследуемых газов над наныляемой поверхностью, изменяют температуру в изучаемом дианазоне и измеряют зависимость от температуры коэффициента диффузии Д.

В соответствии с соотношением (1) для определения коэффициента диффузии проводят последовательно несколько измерений числа диффундирующих в скин-слое частиц, регистрируя для этого изменение электропроводности слоя избранной толщины. Число продиффундировавших в скин-слой частиц связано с его электропроводностью известным из кинетической теории явлений иереноса соотнощеинем. Затем по соотношению (2) или (3) находят численное значение энергии активации.

Одинаковые временные интервалы между измерениями выдерживают с точностью в зависимости от требуемой точности измерений.

Предмет изобретения

Способ определения энергии активации диффузии тонких пленок различных материалов, но которому на поверхность образца наносят тонкий слой исследуемого материала, подключают к измерительной ячейке, одним из элементов которой является образец, источник СВЧ-мощности и измеряют добротность получившегося коптура, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения и расширения диапазона измерений величины энергии активации, изготовляют из иодготовлеиного образца полый резонатор, выбирая необходимую толщину исследуемого слоя подбором геометрических размеров резонатора и частоты, на которой осуществляют измерения, поддерживают неизменным давление исследуемых газов над напыляемой поверхностью, изменяют температуру в изучаемом диапазоне и измеряют зависимость от температуры коэффициента диффузии, для онределения которого проводят последовательно несколько измерений изменения числа диффундирующих в скин-слое частиц, осуществляя регистрацию изменения электропроводности слоя избранной толщины, причем одинаковые временные интервалы между измерениями выдерживают с точностью в зависимости от требуемой точности измерений.