Отзыв ведущей организации_БП (Электронная спектроскопия материалов и микроструктур в сканирующем электронном микроскопе)

УТВЕРЖДАЮДиректор Физико-технологическогоинститута Российской академии наукЧл. корр. РАН Лукичёв В.Ф.«____» мая 2017ОТЗЫВ ВЕДУЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИФизико-технологического института Российской Академии Наук (ФТИАН РАН)на диссертационную работуКупреенко Степана Юрьевича «Электронная спектроскопия материалов и микроструктур всканирующем электронном микроскопе», представленную на соискание учёной степеникандидата физико-математических наук по специальности 01.04.04 – Физическаяэлектроника.Диссертационная работа Купреенко С.Ю.

посвящена внедрению аппаратааналитической электронной спектроскопии в сканирующий электронный микроскоп.Предложен ряд электронно-зондовых методов диагностики как проводящих, так идиэлектрических материалов и микроструктур.Актуальность темы. Развитие современных микро- и нанотехнологий требуетналичия высоколокальных, неразрушающих методов диагностики материалов и структур.Сканирующий электронный микроскоп прекрасно подходит для этих целей. Однако ранеев нём почти не был раскрыт аппарат аналитической электронной спектроскопии. Это былосвязано с высокими требованиями к вакууму в приборах и энергетическому разрешениюэлектронных спектрометров. В данной работе эти требования снимаются внедрениемтороидального электронного спектрометра в сканирующий электронный микроскоп идемонстрацияегоаналитическихвозможностей.Использованиерезультатовспектроскопии вторичных и отражённых электронов применимо во многих областях наукии техники: в радиационной физике, в аналитических методах с использованием пучковзаряженных частиц, в электронной литографии, в области обеспечения надёжностикосмических аппаратов, в ядерных и плазменных устройствах.

Электроннаяспектроскопия проясняет также ряд вопросов зарядки диэлектрических мишеней приэлектронном облучении.Основные результаты и новизна.В работе предложена новая полуэмпирическая формула для энергетических спектровотражённых электронов, существенно точнее воспроизводящая экспериментальныезависимости.Для повышения эффективности кольцевых полупроводниковых детекторовотражённых электронов была предложена новая конструкция с варьируемыми взависимости от угла выхода углами наклона и ширинами колец.

При этом эффективностьданной конфигурации повышается в разы по сравнению со стандартной схемой.Сигнал с полупроводниковых детекторов предложено использовать для определениятолщин плёночных покрытий. Для этого было выведено новое полуэмпирическоевыражение для сигнала отражённых электронов. Для определения толщин плёнок былотакже предложено использовать энергетические спектры отражённых электронов. Вработе показаны преимущества метода, основанного на знании относительных амплитудспектров, по сравнению с традиционным, основанном на знании интегральныхкоэффициентов отражения (площадей под спектрами). Таким образом впервые указанавозможность определения толщин плёнок по значениям дифференциальныхкоэффициентов отраженных электронов.Указаны возможности и преимущества нового метода трёхмерной реконструкциипрофиля поверхности в отфильтрованных по энергии отражённых и вторичныхэлектронах.Предложено два новых экспресс-метода определения потенциалов зарядкидиэлектрических мишеней при электронном облучении на основе детектированиясигналов катодолюминесценции и средней энергии отражённых электронов.

Оба методалегко реализуемы в стандартных сканирующих электронных микроскопах и не требуютналичия электронного спектрометра.Экспериментально и теоретически изучен новый сценарий зарядки диэлектрическихмишеней при электронном облучении, впервые учитывающий эффект повышения эмиссииэлектронов за счёт термализованных свободных первичных электронов, ускоренных вполе дипольного слоя зарядов облучаемой мишени.Были изучены особенности кинетики зарядки диэлектрических мишеней Al2O3, SiO2при предварительном облучении электронами и ионами.Достоверность результатов.

Основополагающие научные результаты и выводы,сформированные в работе, хорошо аргументированы, физически обоснованы иподтверждены большим количеством экспериментов, достоверность которых не вызываетсомнения. Результаты ряда контрольных экспериментов сравнивались с данными,опубликованными в научной периодике, и нашли хорошее согласие с ними.Практическая ценность работы заключается в наличии простых выражений дляприкладных исследований и экспресс-оценок энергетических спектров отражённыхэлектронов, коэффициентов отражения и средней энергии отражённых электронов.Различные методики, описанные в работе, позволяют оценить толщины плёночныхпокрытий. При этом возможна трёхмерная реконструкция рельефа поверхности, чтовместе с возможностью томографии в отражённых электронах, делает сканирующийэлектронный микроскоп в комплексе со спектрометром практически универсальнымсредством диагностики трёхмерных структур микро- и наноэлектроники.Решение ряда вопросов зарядки диэлектрических мишеней позволяет предсказыватьтакие практически важные характеристики, как критические потенциалы зарядкиповерхности, пробойные напряжения, количество аккумулируемых зарядов, дозовыезависимости зарядки, что важно в области космической технике, радиационночувствительной микроэлектронике, электронно- и ионнопучковых технологиях.Оформление диссертации.

Объём диссертации соответствует требованиям,предъявляемым к кандидатским диссертациям. Автореферат диссертационной работыдостаточно полно и правильно отражает основные положения диссертации.Публикации научных результатов. Результаты диссертационной работыопубликованы в 5 научных статьях в журналах из перечня ВАК, а также в 8 тезисах всборниках тезисов докладов российских и международных конференций.Замечания по диссертации.1.

Не указаны пределы применимости метода определения толщин плёночныхпокрытий по сигналу с полупроводникового детектора, в частности,минимальной регистрируемой толщины плёнки.2. Для подобранной эмпирически зависимости отношения разности сигналов с двухмикроканальных пластин к сумме (отфильтрованные по энергии отражённыеэлектроны) от угла наклона вида можно было бы найти теоретическоеобоснование, так как функции видаπ(( 2 x ))sin sinвозникают при свёрткефункций Бесселя, часто возникающих в аксиально-симметричных задачах.3. Недостаточно акцентированы формулировки выводов к диссертационной работе.4. В работе предлагается ввести электронную спектроскопию как аналитическийметод в сканирующей электронной микроскопии, но при этом не рассмотреновлияние существенного артефакта – неизбежной контаминации, т.е.

образованияуглеводородных плёнок на поверхности из-за сравнительно не высокого вакуума.Особенности этого ограничения должно сказываться на изменение спектроввторичных электронов.Отмеченные здесь недостатки работы не затрагивают существа выводов, а носятрекомендательный характер для будущих работ диссертанта. В целом, они не снижаютвысокую оценку диссертационной работы.Заключение.

Диссертация Купреенко С.Ю. «Электронная спектроскопия материалови микроструктур в сканирующем электронном микроскопе» представляет собойзаконченную научно-исследовательскую работу по актуальной современной тематике. Вработе получен ряд новых научных и прикладных результатов, в совокупностипредставляющих существенный вклад в развитие электронно-зондовых технологий иметодов диагностики микро- и наноструктур.Автореферат полностью отражает содержание диссертации. Основные материалыработы опубликованы в реферируемых журналах из перечня ВАК и сборниках тезисовроссийских и международных конференций.Оценивая диссертацию в целом, можно уверенно утверждать, что по новизне иобъёму достигнутых результатов, достоверности, научной и практической значимостивыводов она удовлетворяет требованиям, предъявляемым Министерством Образования РФк кандидатским диссертациям, а её автор – Купреенко Степан Юрьевич являетсявысококвалифицированным специалистом в области микроэлектроники и электроннозондовой микроскопии.

Считаем, что Купреенко С.Ю. заслуживает присуждения учёнойстепени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.04 – физическаяэлектроника.Отзыв обсуждён и одобрен на научном семинаре «Перспективные технологии иустройства микро- и наноэлектроники» Физико-технологического института РАН25 апреля 2017.Отзыв составил:канд. физ.-мат. наук, с. н. с. лаб. МССП Мяконьких А.В.Сведения о лице, утвердившем отзыв: Лукичев Владимир Фёдорович, Чл. корр.

РАН, д-рфиз.-мат. наук, Врио директора ФТИАН РАН, адрес 117218, Россия, г. Москва,Нахимовский просп., 34, Тел.: +7 (499) 129-54-92, e-mail: lukichev@ftian.ruСведения о составителе отзыва: Мяконьких Андрей Валерьевич, канд. физ.-мат. наук,старший научный сотрудник лаб. Микроструктурирования и субмикронных приборов,адрес 117218, Россия, г. Москва, Нахимовский просп., 34, Тел.: +7 (499) 129-56-08, e-mail:miakonkikh@ftian.ru..