Автореферат (1105294), страница 4
Текст из файла (страница 4)
И ещё – обязательноналичие внешнего сильного поля, оттягивающего эмитированные электроныот положительно заряженной поверхности. Для положительной зарядкиповерхности необходимо облучение сравнительно медленными электронами,т.е. при энергии E0, для которой σ >1. В нашем случае этих факторов нет, т.к.мы имеем толстые образцы и практически нулевой ток утечки на подложкуили с подложки на поверхность, отсутствует внешнее поле коллектора.Внутреннее поле, ускоряющее замедленные первичные электроны, создаётсятолько за счёт разности потенциалов между тонким положительным слоем иотрицательным слоем, образованным облаком свободных первичныхэлектронов. Между двумя этими слоями образуется результирующаяразность потенциалов положительной величины порядка единиц вольт. Носоздаваемая напряжённость поля Fin между виртуальной плоскостьюотрицательного заряда на глубине приблизительно R0/2 и положительнымслоем вполне достаточна для ускорения внутренних свободных электронов кповерхности и их эмиссии.
Резкому увеличению эмиссии термализованныхпервичных электронов с практически нулевой энергией способствует ихбольшая глубина выхода, которая в диэлектрике тем больше, чем меньшеэнергия внутренних электронов.В конце третьей главы представлены результаты изучения влиянияпредварительного облучения диэлектрических мишеней электронами иионами на процесс зарядки. Некоторые результаты таких измеренийпредставлены на рис.
14.18а)б)Рис. 14 а) Зависимость потенциала Vs заряжающейся поверхности сапфира от времениоблучения электронами с плотностью тока j0 = 10-5 A/см2 и энергией E0 = 5 кэВ. График(1) – исходная поверхность; (2) – предварительно облученная электронами с дозой 2·10 20см-2 и энергией 1 кэВ; (3) - предварительно облученная ионами с дозой 10 17 см-2 иэнергией 10 кэВ, б) временные зависимости потенциала Vs(t) поверхности SiO2, снятыепри Е0=5 кэВ, j0=10-7 A·см-2. (1) – исходная поверхность; (2) – предварительнооблученная электронами с дозой 9·1019 cm-2 и энергией 1 кэВ; (3) - предварительнооблученная ионами с дозой 1017 см-2 и энергией 10 кэВ.Итогом таких исследований стали следующие выводы. Наблюдаемоеэкспериментально резкое различие времён зарядки исходного иоблучённого ионами сапфира объясняется генерацией радиационностимулированных дефектов, являющихся ловушками для электронов, чтоподтверждаетсяэкспериментамипоизмерениюинтенсивностикатодолюминесценции.Обнаружено, что кинетика зарядки предварительного облученногоэлектронами сапфира отличается в случае измерений при 5 и 15 кэВ.
Приэнергии облучающих электронов Е0=5 кэВ характер зарядки почтианалогичен тому, который наблюдается для сапфира, предварительнооблучённого ионами Ar+. При энергии электронов Е0=15 кэВ сапфир быстрозаряжается до некоторого критического потенциала Vs=-2.5 кВ, после чегопроцесс зарядки резко замедляется и потенциал поверхности достигаетсвоего равновесного значения через время значительно большее чем призарядке исходного сапфира.В отличие от сапфира, для SiO2 не замечено большой разницы вкинетике зарядки исходного образца и предварительно облучённого ионамиAr+. В то же время кинетика зарядки предварительно облученногоэлектронами образца обнаруживает особенность: темп зарядки иповерхностный потенциал изменяются плавно за время на порядкивеличины большее, чем для исходного и ионно-облучённого образца.
Эторазличие объясняется, вероятно, эффектом растекания заряда из облученнойобласти по поверхности до границ большого, изначально облучённогоэлектронами пятна SiO2 мишени.19Выводы:1. На основе уточненных формул для коэффициента отраженияэлектронов от свободной плёнки, коэффициента затухания и наиболеевероятной глубины отражения, с использованием закона потерь энергииполучено новое полуэмпирическое выражение энергетических спектровобратнорассеянныхэлектронов,хорошокоррелирующеесэкспериментальными данными.2.
Предложена и рассчитана новая конфигурация кольцевыхполупроводниковых детекторов отражённых электронов в СЭМ, спеременным углом наклона и различной шириной кольцевых полосокдетектора, в несколько раз повышающая их эффективность при разделенииконтрастов от химического состава и топографии поверхности.3. Усовершенствованы электронно-зондовые методы определениятолщин локальных ультратонких плёнок на гладких массивных подложкахпри детектировании либо интегральных, либо дифференциальных (поспектрам) сигналов отраженных электронов на основе предложенныхсоотношений и с учетом аппаратной функции отклика детекторов.4.
Предложенановаямодельтрёхмернойреконструкциитопографического рельефа поверхности микроструктур в СЭМ с помощьюсигналов отфильтрованных по энергии вторичных или отраженныхэлектронов.5. Разработаныдвановыхметодаоценкиповерхностныхвысоковольтных потенциалов заряженных диэлектриков, основанных наизмерениисигналовкатодолюминесценцииисреднейэнергииэмитированных электронов.6. Предложен новый сценарий зарядки диэлектрических мишеней приэлектронном облучении на основе впервые обнаруженного нового эффектаповышения коэффициента эмитированных электронов за счет ускоренных вдвухслойном зарядовом поле термализованных первичных электронов –”псевдо-Малтер-эффект”.Показано, что при коэффициенте эмиссии электронов, близком кединице,возможнакакположительная, так и отрицательная зарядка диэлектрической мишени взависимости от дозы облучения, и от соотношения концентраций свободныхэлектронов и ловушечных центров.7.
Выявлены и изучены особенности электронно-лучевой зарядкидиэлектрических мишеней, подвергнутых предварительному облучениюионными и электронными пучками, выявлена специфика в кинетике зарядкитаких образцов, как Al2O3 (сапфир) и SiO2.Список публикаций по теме диссертации1. Рау Э.И., Дицман С.А., Зайцев С.В., Лермонтов Н.В., Лукьянов А.Е.,Купреенко С.Ю. Анализ формул для расчета основных характеристикотраженных электронов и сравнение с экспериментальными202.3.4.5.6.7.8.9.результатами // Известия РАН. Серия физическая. 2013.
Т. 77, № 8, с.1050-1058Зайцев С.В., Купреенко С.Ю., Лукьянов А.Е., Рау Э.И. Оптимизациякольцевых полупроводниковых детекторов обратно рассеянныхэлектронов в РЭМ // Известия РАН. Серия физическая. 2014. Т. 78, №9, с. 1077-1083Зайцев С.В., Купреенко С.Ю., Рау Э.И., Татаринцев А.А.Характеристики и применения полупроводниковых детекторовотражённых электронов в сканирующем электронном микроскопе //ПТЭ. 2015. № 6, с. 51-59Купреенко С.Ю., Орликовский Н.А., Рау Э.И., Тагаченков А.М.,Татаринцев А.А. Определение толщин ультратонких поверхностныхплёнок в наноструктурах по энергетическим спектрам отражённыхэлектронов // ЖТФ. 2015.
Т. 85, № 10, с. 101-104Зайцев С.В., Купреенко С.Ю., Лукьянов А.Е., Рау Э.И., ТатаринцевА.А., Хайдаров А.А. Новые возможности и некоторые артефактырежима катодолюминесценции в сканирующей электронноймикроскопии // Известия РАН. Серия физическая. 2016. Т. 8, № 12, с.1623-1628Дицман С.А., Зайцев С.В., Купреенко С.Ю., Лукьянов А.Е., Рау Э.И.Анализ эффективности кольцевых полупроводниковых детекторовотражённых электронов в РЭМ // в сборнике Тез. докл. XXVРоссийской конф.
по электронной микроскопии и 2-й Школы молодыхученых «Современные методы электронной и зондовой микроскопиив исследованиях наноструктур и наноматериалов (РКЭМ-2014),место издания Черноголовка, том 1, тезисы, с. 196-197Rau E.I., Kupreenko S.U., Tatarintsev A.A., Zaitsev S.V. Newpossibilities of SEM for two-channel detection of energetically filteredsecondary and backscattered electrons // в сборнике Proceedings of 18-thInternational Microscopy Congress, место издания Prague, тезисы,с. 378 (IT-4-P-1852)-379Kupreenko S., Orlikovsky N., Rau E., Tagachenkov A., Tatarintsev A.Experimental and computational thickness determination of ultra-thinsurface films using backscattered electrons spectra in SEM // в сборникеInternational Conference "Micro- and Nanoelectronics - 2014".
Book ofabstracts, место издания Moscow-Zvenigorod, Russia, тезисы, с. P1-30P1-30Рау Э.И., Гостев А.В., Дицман С.А., Зайцев С.В., Купреенко С.Ю.,Татаринцев А.А., Толстов И.О. Новые возможности и перспективыметодов электронной спектроскопии в сканирующем электронноммикроскопе // в сборнике XIX Российский симпозиум по растровойэлектронной микроскопии и аналитическим методам исследованиятвердых тел . Тезисы докладов, тезисы, с. 94-952110.Рау Э.И., Татаринцев А.А., Купреенко С.Ю., Зайцев С.В., БалакинД.А.Профилометриярельефаповерхностиспомощьюотфильтрованных по энергии вторичных и отражённых электронов всканирующем электронном микроскопе // в сборнике XXVIРоссийская конференция по электронной микроскопии. 30 мая – 3июня 2016г. г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
