Диссертация (1105295), страница 22
Текст из файла (страница 22)
распространением электронов из зоны по поверхности до границ большого, изначально облучённого, пятна диаметром L = 3 мм(см. рис.3.22). Аккумулируемый в этой ситуации заряд Qt ≈ 9.7 нКл, что впределе даёт тот же равновесный потенциал V порядка 12 кэВ, но за времяs3зарядки 5·10 секунд. Эта оценка согласуется с расчетной величиной, вычисленной по формуле (3.33) при = L = 3 мм.Такое поведение кинетики V (t ) можно объяснить по аналогии с зарядsкой ёмкости С, которая пропорциональна площади заряженной поверхности.В рассматриваемом случае (см. формулу (3.33)) ёмкости пропорциональнысоответственно размерам областей = 100 мкм и L = 3 мм, причём, где QL и Qa – аккумулируемые заряды на площадях с линейными размерами L и .
На рис. 3.22 представлена условная схема растекания зарядов и связанных с ними поверхностных потенциалов, имеющих в общемслучае гауссову форму распределения. В исходном кристалле потенциалрастет довольно быстро со временем (графики 1, 2, 3). Но в предварительно облученном кристалле вследствие «расплывания» электронов побольшей площади, требуется большее время t´ для установления равновесного потенциалапри;(графики 1´, 2´, 3´). Отметим еще раз, что заряды заполняют все пространство большого пятна (3 мм) впроцессе облучения очень быстро (время растекания электронов по прыжковому механизму для наноструктур), но общий процесс зарядки, вследствиеувеличения площади облучения, а тем самым и ёмкости при неизменнойплотности тока j0 , идет многократно дольше – за время порядка несколькихминут.Резюмируем теперь основные итоги настоящего раздела исследований.Наблюдаемое экспериментально резкое различие времён зарядки исходногои облучённого ионами сапфира объясняется генерацией радиационностимулированных дефектов, являющихся ловушками для электронов, чтоподтверждается экспериментами по измерению интенсивности катодолюминесценции.Обнаружено, что кинетика зарядки предварительного облученногоэлектронами сапфира отличается в случае измерений при 5 и 15 кэВ.
При126энергии облучающих электронов Е0 = 5 кэВ характер зарядки почти аналогичен тому, который наблюдается для сапфира, предварительно облучённого ионами Ar+. При энергии электронов Е0 =15 кэВ сапфир быстро заряжается до некоторого критического потенциала Vs = - 2.5 кВ, после чего процесс зарядки резко замедляется и потенциал поверхности достигает своегоравновесного значения через время значительно большее чем при зарядкеисходного сапфира.В отличие от сапфира, для SiO2 не замечено большой разницы в кинетике зарядки исходного образца и предварительно облучённого ионами Ar+.В то же время кинетика зарядки предварительно облученного электронамиобразца обнаруживает особенность: темп зарядки и поверхностный потенциал изменяются плавно за время на порядки величины большее, чем дляисходного и ионно-облучённого образца.
Это различие объясняется, вероятно, эффектом растекания заряда из облученной области по поверхности дограниц большого, изначально облучённого электронами пятна SiO2 мишени.Рис. 3.22. Схема растекания зарядов по поверхности SiO2 и связанных с ними поверхностных потенциалов. Графики 1, 2, 3 - потенциалы поверхностидля исходного кристалла в различные моменты времени. Графики 1´, 2´, 3´ - потенциалы поверхностидля предварительно облученного кристалла.127Основные результаты и выводы:1.На основе уточненных формул для коэффициента отражениясвободной плёнки, коэффициента затухания и наиболее вероятной глубиныотражения, с использованием закона потерь энергии получено новое полуэмпирическое выражение энергетических спектров обратнорассеянных электронов, хорошо коррелирующее с экспериментальными данными.2.Предложена и рассчитана новая конфигурация кольцевых полупроводниковых детекторов отражённых электронов в СЭМ, с переменнымуглом наклона и различной шириной кольцевых полосок детектора, в разыповышающая их эффективность при разделении контрастов от химсостава итопографии поверхности.3.Усовершенствованы электронно-зондовые методы определениятолщин локальных ультратонких плёнок на гладких массивных подложкахпри детектировании либо интегральных, либо дифференциальных (по спектрам) сигналов отраженных электронов на основе предложенных соотношений и с учетом аппаратной функции отклика детекторов.4.Предложена новая модель трёхмерной реконструкции топографического рельефа поверхности микроструктур в СЭМ с помощью сигналовотфильтрованных по энергии вторичных или отраженных электронов.5.Разработаны два новых метода оценки поверхностных высоковольтных потенциалов заряженных диэлектриков, основанных на измерениисигналов катодолюминесценции и средней энергии эмитированных электронов.6.Предложен новый сценарий зарядки диэлектрических мишенейпри электронном облучении на основе впервые обнаруженного нового эффекта повышения коэффициента эмитированных электронов за счет ускоренных в двухслойном зарядовом поле термализованных первичных электронов – ”псевдо-Малтер-эффект”.Показано, что при коэффициенте эмиссии электронов, близком к единице, возможна как положительная, так и отрицательная зарядка диэлектрической мишени в зависимости от дозы облучения, и от соотношения концентраций свободных электронов 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 SiO2.1281.2.3.4.5.6.7.8.9.Список публикаций по теме диссертацииРау 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 экспериментальными результатами // Известия РАН. Серия физическая. 2013. Т. 77, № 8, с. 10501058Зайцев С.В., Купреенко С.Ю., Лукьянов А.Е., Рау Э.И.
Оптимизациякольцевых полупроводниковых детекторов обратно рассеянных электронов 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 детекторов отражённыхэлектронов 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 артефакты режима катодолюминесценции в сканирующей электронной микроскопии // Известия РАН. Серия физическая. 2016. Т. 8, № 12, с. 16231628Дицман 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. до л. XXV Российс ой онф. по эле тронной ми рос опии и 2-й Ш олы молодых ученых «Современные методы эле тронной и зондовой ми рос опии висследованиях наностру тур и наноматериалов (РК М-2014), местоиздания Черноголов а, том 1, тезисы, с. 196-197Rau E.I., Kupreenko S.U., Tatarintsev A.A., Zaitsev S.V. New possibilities of SEM for two-channel detection of energetically filtered secondaryand backscattered electrons // в сборнике Proceedings of 18-th International Microscopy Congress, место издания Prague, тезисы, с.
378 (IT4-P-1852)-379Kupreenko S., Orlikovsky N., Rau E., Tagachenkov A., Tatarintsev A.Experimental and computational thickness determination of ultra-thin surface films using backscattered electrons spectra in SEM // в сборнике International Conference "Micro- and Nanoelectronics - 2014". Book of abstracts, место издания Moscow-Zvenigorod, Russia, тезисы, с. P1-30-P130Рау 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 электронном129микроскопе // в сборнике XIX Российс ий симпозиум по растровойэле тронной ми рос опии и аналитичес им методам исследованиятвердых тел .
Тезисы до ладов, тезисы, с. 94-9510.Рау Э.И., Татаринцев А.А., Купреенко С.Ю., Зайцев С.В., БалакинД.А. Профилометрия рельефа поверхности с помощью отфильтрованных по энергии вторичных и отражённых электронов в сканирующем электронном микроскопе // в сборнике XXVI Российс аяонференция по эле тронной ми рос опии. 30 мая – 3 июня 2016г. г.Мос ва Зеленоград. Тезисы до ладов, место издания ИПТМ РАН г.Мос ва Зеленоград, том 1, тезисы, с. 226-22711.Rau E., Tatarintsev A., Kupreenko S., Karaulov V., Kolybin S. Two methods of improving dopant contrast for semiconductor structures under thinsurface layers in scanning electron microscope // в сборнике Proceedingsof the International Conference "Micro- and Nanoelectronics - 2016"ICMNE - 2016 Book of abstracts, место издания"МАКС Пресс"Мос ва, тезисы, с. P1-54-P1-5412.Rau E., Tatarintsev A., Khaidarov A., Kupreenko S.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
