Электронная структура и фазовый состав тонких пленок на основе углерода и кремния, определенные методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии

Шамин, Сергей Николаевич

Электронная структура и фазовый состав тонких пленок на основе углерода и кремния, определенные методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Шамин, Сергей Николаевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Екатеринбург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Электронная структура и фазовый состав тонких пленок на основе углерода и кремния, определенные методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии»

Автореферат диссертации на тему "Электронная структура и фазовый состав тонких пленок на основе углерода и кремния, определенные методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии"

На правах рукописи

ШАМИН Сергей Николаевич

Электронная структура и фазовый состав тонких пленок на основе углерода и кремния, определенные методом ультра мягкой рентгеновской спектроскопии

01.04.07 - физика конденсированного состояния

~ 2 ЛЕН 2010

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург 2010

004614922

Диссертационная работа выполнена в лаборатории рентгеновской спектроскопии Института физики металлов УрО РАН.

Научный руководитель — доктор физико-математических наук

Галахов Вадим Ростиславович

Официальные оппоненты — доктор физико-математических наук,

член-корреспондент РАН Ремпель Андрей Андреевич; доктор физико-математических наук Носов Александр Павлович

Ведущая организация — Уральский государственный

университет им. A.M. Горького (г. Екатеринбург)

Защита состоится 24 декабря 2010 г. в 14— на заседании диссертационного совета Д 004.003.01 при Институте физики металлов УрО РАН по адресу:

620990, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФМ УрО РАН.

Автореферат разослан « // » Н-СЛ^лЛ 2010 г.

Учёный секретарь / л

диссертационного совета, «-яГ

доктор физико-математических наук Н. Н. Лошкарева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Ключевым фактором в разработке технологии получения новых функциональных материалов — сверхтвердых ал-мазоподобных пленок, полупроводниковых гетероструктур и др. — является знание особенностей их электронной структуры, химических связей и фазового состава границ раздела твердых тел (интерфейсов), устойчивости к радиации. Два элемента, являясь представителями четвертого периода в Периодической системе элементов, играют огромную роль в современном материаловедении: это кремний и углерод.

Основой современного электронного материаловедения является кремний. Именно соединения на основе кремния определяют практически всю современную технологию, являются исходными материалами для создания приборов микроэлектроники на основе барьерных слоев «полупроводник-металл» и «полупроводник-полупроводник». Интерес к исследованию угле-родсодержащих соединений обусловлен их уникальными физическими, химическими, механическими и другими свойствами. Кроме того, материалы на основе углерода — углеродные нанотрубки и графен — могут стать основой электроники будущего. Поэтому необходимы исследования локальной атомной и электронной структуры материалов на основе углерода и кремния, распределения фаз и элементов в тонких пленках и в интерфейсных слоях.

Применение таких поверхностно-чувствительных методов как фотоэлектронная и Оже-электронная спектроскопии для исследования электронной структуры, элементного и фазового состава интерфейсных слоев требует послойного удаления слоев за счет бомбардировки исследуемых образцов ионами инертного газа, приводящей, во многих случаях, к изменению фазового и структурного состояния его поверхности. В этом аспекте интерес представляет ультрамягкая рентгеновская эмиссионная спектроскопия — неразрушающий метод исследования, позволяющий определять локальную атомную и электронную структуру, особенности химической связи, структурное состояние материалов, и, при вариации энергии возбуждающих электронов, дающая информацию об элементном и фазовом составе интерфейсных и подповерхностных слоев и слоев занимающих определенный интервал глубин. Рентгеновский микроанализ при вариации энергии возбуждающих электронов довольно давно используется для определения распределения элементов по глубине (см., например, [1]). Однако из-за довольно плохого разрешения по глубине этот метод не выдерживает конкуренции с другими поверхностно-чувствительными методами — в частности, с методом обратного резерфордовского рассеяния. Благодаря высокому энергетическому разрешению ультрамягкая рентгеновская эмиссионная спектроскопия дает возможность исследования энергетической зонной структуры материалов и, за счет этого, получать информацию об их фазовом и структурном

состоянии. Однако данный метод не позволяет изучать микрообъемы вещества. Рентгеновский ультрамягкий спектрометр-микроанализатор с дифракционной решеткой «Спектрозонд» позволил объединить достоинства ультрамягких рентгеновских спектрометров — возможность использования рентгеновского излучения с длинами волн до 50 нм при высоком энергетическом разрешении — и рентгеновских микроанализаторов, главным достоинством которых является высокое пространственное разрешение.

Системы на основе углерода и кремния имеют ряд преимуществ по сравнению с материалами на основе других элементов для исследования их методом ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии. Во-первых, рентгеновские эмиссионные С Ка- (электронные переходы 2р —» и ¿2,3"спектРы (электронные переходы ЗвЗ(1 —► 2р) отличаются очень высокой чувствительностью к изменениям в ближайшем окружении излучающих атомов, и, следовательно, имеется возможность с помощью этих спектров проводить фазовый анализ материалов и исследовать локальную атомную структуру. Во-вторых, необходимая глубина исследования тонких пленок и интерфейсных слоев составляет 20 - 200 нм. Этот диапазон толщин может быть исследован на лабораторных рентгеновских спектрометрах с помощью ¿2,з-спектров при вариации энергии электронов от 2 до 10 кэВ. В-третьих, созданный при участии диссертанта уникальный ультрамягкий спектрометр-микроанализатор с дифракционной решеткой «Спектрозонд» дает возможность измерений рентгеновских спектров в микрообъеме вещества и при малых значениях токов электронного зонда (порядка десятков нА), что, в отличие от стандартных рентгеновских спектрометров с электронным возбуждением, позволяет проводить рентгеноспектральные исследования практически без повреждения образцов.

Нужно отметить, что в области применения ультрамягкой рентгеновской спектроскопии для анализа интерфейсов ведутся работы в России в исследовательских группах А. С. Шулакова (Санкт-Петербургский государственный университет), Э. П. Домашевской и В. А. Терехова (Воронежский государственный университет). За рубежом метод ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии с вариацией энергии возбуждающих электронов развивали группы К. Боннель (С. ВоппеПе) — Университет Пьера и Марии Кюри, Париж, Франция; М. Ивами (М. 1\лгат'|) — Университет г. Ока-ямы, Япония. Однако моделирование функции генерации излучения (методами Монте-Карло), дающее хорошие результаты для энергий возбуждающих электронов более 10 кэВ, оказалось неподходящим для сравнительно низких энергий (менее 10 кэВ). Поэтому исследователи ограничивались, как правило, либо качественным анализом полученных результатов, либо упрощали функцию генерации излучения — предполагая ее постоянной от поверхности исследуемого материала до максимальной глубины проникновения в него электронов.

Целью работы является исследование особенностей электронной

структуры и определение фазового состава тонких пленок на основе углерода и кремния методом ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии. Эта цепь определила следующие задачи:

1) адаптацию ультрамягкого рентгеновского спектрометра-микроанализатора для получения рентгеновских эмиссионных спектров высокого энергетического разрешения и исследования электронной структуры материалов с его помощью;

2) разработку количественной неразрушающей методики послойного фазового анализа тонких пленок и границ раздела твердых тел с помощью ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии при вариации энергии возбуждающих электронов;

3) определение типа гибридизации электронных орбиталей атомов углерода в алмазоподобных пленках;

4) выявление роли Si Зй-состояний в формировании валентных полос силицидов переходных "id-, Ad-, 5й-элементов;

5) определение электронной структуры и фазового состава по глубине неоднородных тонких пленок и интерфейсов на основе кремния, подвергнутых термической обработке, бомбардировке ионами и высокоэнергетическими электронами.

Объекты исследования: углеродные алмазные пленки; алмазоподоб-ные пленки CN^ (0 < х < 0.5); силициды 3d-, 4d-, 5с?-элементов (MnSi, Mn5S'i3, FeSi, FeS¡2, CoSi, Co2S¡, C0SÍ2, NiSi, N13S1, N¡S¡2, RuSi, RhSi, PdSi, lrS¡3, lr3S¡5, OsSi, PtSi); монокристаллический кремний, подвергнутый имплантации ионами Fe+; тонкие пленки Ir/Si и мультислои W/5¡ после термообработки; пленки SiC^/Si, облученные высокоэнергетическими электронами; композитная структура, полученная совместным распылением разнесённых в пространстве источников S1O2 и Si; слои Si:H, сформированные имплантацией в кремний ионов водорода.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) впервые выполнены исследования электронной структуры по ультрамягким рентгеновским эмиссионным спектрам высокого энергетического разрешения в микрообъемах большого числа неоднородных углеродных и кремниевых материалов, подвергнутых внешним воздействиям;

2) определен характер электронной гибридизации атомов углерода в алмазоподобных плёнках CNZ в зависимости от содержания азота;

3) предложена и экспериментально проверена модель расчета интенсивности ультрамягкого рентгеновского излучения для проведения нераз-рушающего исследования фазового и элементного состава материалов по глубине из рентгеновских эмиссионных спектров, измеренных при вариации энергии возбуждающих электронов;

5) проведены исследования распределения по глубине фазового состава и электронной структуры в тонких плёнках и мультиспоях на основе кремния;

6) показано, что Зс£-состояния во всех исследованных силицидах переходных элементов входят в валентную полосу и локализованы вблизи её вершины.

Практическая ценность работы. Результаты исследования состояния гибридизации углеродных атомов в углеродных тонких пленках, электронной структуры и и фазового состава по глубине кремниевых тонких пленок в зависимости от внешних воздействий, полученные методом ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии, могут быть использованы в институтах и организациях, занимающихся производством и исследованием полупроводниковых устройств и микросхем (в Институте полупроводников СО РАН, Физико-техническом институте РАН, ИФМ УрО РАН), институтах, занимающихся синтезом и исследованием новых материалов на основе углерода (Восточном научно-исследовательском углехими-ческом институте (ФГУП ВУХИН), Челябинском государственном педагогическом университете), а также в институтах и университетах, использующих рентгеновскую спектроскопию с электронным возбуждением (в Санкт-Петербургском и Воронежском государственных университетах).

Соответствие диссертации Паспорту научной специальности

п 3. Изучение экспериментального состояния конденсированных веществ (сильное сжатие, ударные воздействия, изменение гравитационных полей, низкие температуры), фазовых переходов в них и их фазовые диаграммы состояния.

п. б. Разработка экспериментальных методов изучения физических свойств и создание физических основ промышленной технологии получения материалов с определенными свойствами.

На защиту выносятся следующие положения:

1) возможность изучения электронной структуры и фазового состава материалов в микрообъемах по ультрамягким рентгеновским спектрам;

2) методика количественного перазрушающего фазового анализа по глубине тонких пленок и границ раздела твердых тел по ультрамягким рентгеновским эмиссионным спектрам, полученным при вариации энергии возбуждающих электронов;

3) экспериментально обнаруженный переход от зр3- к вр2-гибридизации в алмазоподобных пленках С!^ с ростом содержания азота;

4) участие Зс£-состояний в формировании валентных полос силицидов переходных Зс?-, 4 с/-, 5с£-элементов;

5) результаты определения электронной структуры и фазового состава по глубине неоднородных тонких пленок и интерфейсов на основе кремния, подвергнутых внешним воздействиям (термообработке, бомбардировке ионами и высокоэнергетическими электронами), по рентгеновским эмиссионным спектрам.

Апробация работы. Полученные в диссертации результаты и выводы обсуждались на следующих конференциях и совещаниях: Международном конгрессе, посвященном 100-летию открытия рентгеновских лучей (Вюрцбург, 1995); 17-й Международной конференции "Рентгеновские лучи и внутриоболочечные процессы" (Гамбург, 1996); XV Научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Но-воуральск, 1997); IV Двустороннем Российско-Германском симпозиуме "Физика и химия новых материалов" (Екатеринбург, 1999); XVII Всероссийской научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Екатеринбург, 1999); XVIII Всероссийской научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Воронеж, 2000); XIX Всероссийской научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Ижевск, 2007); Всероссийской конференции "Химия твердого тела и функциональные материалы" (Екатеринбург, 2008), Первом Международном семинаре "Физика низкоразмерных систем и поверхностей" (Ростов-на-Дону — п. Лоо, 2008). Кроме того, материалы диссертации были доложены на семинаре Института физики полупроводников СО РАН (2005).

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в наладке, юстировке ультрамягкого рентгеновского спектрометра-микроэнализатора "Спектрозонд" и его адаптации для получения ультрамягких рентгеновских эмиссионных спектров выского энергетического разрешения. Автор принимал участие в постановке задач исследований, интерпретации полученных результатов и написании статей. Измерения всех

рентгеновских эмиссионных (С Ка, Б'! 1/2,з и N Ка) спектров, представленных в данной работе, проведены лично автором.

Достоверность полученных экспериментальных результатов обеспечивается использованием аттестованных образцов и экспериментальной техники — измерительных приборов и установок; воспроизводимостью результатов, полученных на различных образцах и при повторных исследованиях, совпадением измеренных автором спектров со спектрами, имеющимися в литературе; корреляцией результатов, полученных посредством метода рентгеновской спектроскопии, с данными, полученными другими методами: рентгеновской дифракции, обратного резерфордовского рассеяния и др.; апробацией результатов на научных конференцией и публикациями в ведущих международных и всероссийских рецензируемых журналах.

Обоснованность выводов доказывается их внутренней непротиворечивостью и соответствием полученных результатов современным представлениям об электронной и атомной структуре и фазовых состояниях углеродных и кремниевых материалов.

Публикации. Материал, представленный в диссертации, опубликован в 12 статьях, список которых приводится в конце автореферата. Все статьи опубликованы в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы из 147 наименований. Она изложена на 130 страницах и включает 7 таблиц и 64 рисунка.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актульность выбранной темы исследования, кратко дается состояние проблем возникающих при иследовани электронной структуры и фзового состава методом рентгеновской спектроскопии систем на основе углерода и кремния, формулируются цель, задачи работы и положения, выносимые на защиту, практическая ценность работы, приведен список конференций, на которых были доложены результаты работы.

Первая глава содержит описание метода рентгеновской эмиссионной спектроскопии применительно к решению поставленных задач. В соответствии с правилами отбора в Л'-спектрах эмиссии отображаются электронные р-состояния, а в ¿-спектрах — з- и (¿-состояния. В данной главе также излагаются теоретические основы рентгеновской спектроскопии с варьируемой энергией возбуждающих электронов. Интенсивность рентгеновского излучения 1{Е0), возбуждаемая вертикально падающими электронами,

представляется уравнением (см., например, [2]):

pRx

1(Е0) ~ J ip(px, Е0)с(рх)ехр(—цтрх/ cos ф)(1(рх). (1)

Здесь Е0 — энергия возбуждающих электронов (на поверхности образца), р — плотность материала, х - глубина относительно поверхности образца, Rx — максимальная глубина проникновения электронов в материал образца; с(рх) — концентрация исследуемого элемента на этой глубине, ф — угол между рентгеновским пучком и нормалью к поверхности образца, fim — массовый коэффициент поглощения, <р{рх) — интенсивность излучения генерированного на глубине х. В том случае, когда образец является неоднофазным и (или) концентрация разных фаз меняется с глубиной образца, интенсивность будет определяться суммой спектров отдельных фаз, входящих в объем возбужденной области. Для описания функции генерации излучения <р{рх, Eq) используют либо эмпирические аналитические формулы [1,3], либо численное моделирование методом Монте-Карло [4,5]. Хорошее согласие между модельными расчетами и экспериментально определенной функцией генерации наблюдается для относительно высоких энергий электронного пучка (более 10 кэВ). Для области низких энергий возбуждающих электронов (до 10 кэВ) предложено аппроксимировать функцию генерирации излучения <р(рх,Ео) аналитическими приближениями, разработанными Яковицом и Ньюбури [1] и Брауном (см. работу [3]). Предел интегрирования Rx определен максимальной глубиной проникновения в материал вещества электронов с энергиями менее 10 кэВ [б]. Это позволяет применять рентгеновскую эмиссионную спектроскопию для исследования распределения фаз по глубине.

Вторая глава — литературный обзор — посвящена атомной и электронной структуре соединений конденсированного углерода и кремния. Излагается классификация атомной структуры углеродных материалов, а также приводятся краткие литературные данные по расчетам их электронной структуры. Описываются две основные модели атомной структуры углеродных материалов: пачечно-бахромчатая и молекулярно-ленточный войлок (см. работу [7] и ссылки в ней). Первая из этих моделей представляет структуру углеродных материалов как микрокристаллы графита: жесткими, не изгибающимися слоями графена, окруженными амофным углеродом с различными степенями гибридизации (sp3, sp2, sp1) валентных электронов атомов углерода. Вторая модель представляет их структуру изгибающимися слоями графена в форме лент, которые закручены и могут пересекаться друг с другом под разными углами.

Рассмотрены проблемы химической связи в силицидах переходных металлов и её проявление в рентгеновских эмиссионных Si Ьг.з-спектрах. К моменту начала наших исследований взаимодействие металла и кремния

в силицидах описывалось следующим образом: в силицидах формируются связывающие и антисвязывающие молекулярные орбитали вследствие гибридизации (¿-полосы переходного элемента с йр-состояниями кремния. Химическую связь в силицидах переходных металлах можно рассматривать либо в концепции связи между й- и р-орбиталями переходного металла и кремния, соответственно, пренебрегая вкладом в-электронов [8], либо принимая во внимание вклад как Б! Зя-, так и Б) З^-электронов [9]. В первом случае Зр-электроны взаимодействуют с ¿-электронами металла, во втором — имеется существенный вклад от Зс^-электронов. Вследствие этого возникает вопрос: можно ли говорить о З^-состояниях в силицидах? Ответ на этот вопрос дан в главе 5. В заключение раздела кратко рассмотрен вопрос о барьерах Шоттки в интерфейсах "переходный металл - кремний".

Третья глава посвящена экспериментальной технике и содержит краткую характеристику рентгеновских спектрометров, примененных в данной работе. Для получения рентгеновских эмиссионных Ха-спектров углерода использован рентгеновский спектрометр-монохроматор РСМ-500. Рентгеновское излучение возбуждали электронным пучком при токе 0,6-2 мА и напряжении б кВ, а в спектр разлагали с помощью дифракционной решетки радиусом 6 м, имеющей 600 штрихов на 1 мм. Давление в объеме трубки составляло 5 • Ю-4 Па и достигалось безмасляной откачкой. Энергетическое разрешение для С /Га-спектров составляло 0,3 эВ. Рентгеновское излучение детектировалось с помощью фотокатода Сб1, снабженного вторично-электронным умножителем ВЭУ-б.

Под руководством А. И. Козленкова (Институт металлургии им. Байкова г. Москва) при участии сотрудников Института металлургии им. Байкова, сотрудников лаборатории рентгеновской спектроскопии Института физики металлов (г. Екатеринбург), в том числе, и диссертанта, создан принципиально новый тип спектрометра — ультрамягкий рентгеновский микроанализатор [10,11]. Этот спектрометр был адаптирован нами для исследования рентгеновских эмиссионных ¿2,з-спектров высокого энергетического разрешения.

Спектрометр имеет дифракционные решетки и обладает малыми размерами электронного пучка на поверхности образца (пространственное разрешение 3-=-5 мкм). Два канала спектрометра (длинноволновый и коротковолновый) позволяют исследовать области длин волн 40-г300 А (для решетки с В. =2 м), 10-г50 А (для решетки с Я =6 м). Каждый канал состоит из двух полуканалов с собственными дифракционными решетками, каждая из которых служила для сбора излучения в целях увеличения интенсивности регистрируемого излучения. Использование двух полуканалов хотя и повышало интенсивность зарегистрированного излучения, приводило к ухудшению энергетического разрешения. Поэтому было решено использовать лишь один из полуканалов, что позволило получить боле высокое спектральное разрешение. Для целей работы из серии решёток была отобрана дифрак-

ционная решетка радиусом Д — 2 м с числом штрихов на единицу длины р = 600 штр/мм, обладающая наибольшей отражающей способностью при наиболее высоком спектральном разрешении. Съемку 51 ¿^з-спектров проводили в длинноволновом канале при щели 200 мкм, что обеспечивало энергетическое разрешение около 0,3 эВ. Вакуум в объеме спектрометра составлял Ю-4 Па и обеспечивался магниторазрядными насосами, что сильно уменьшало уровень углеродных загрязнений.

Рассмотрена устойчивость углеродных и кремниевых материалов к воздействию электронным пучком. Показано, что при съёмке на спектрометре РСМ-500 /Са-спектров графита при напряжении на трубке 6 кВ и токе пучка 2 мА температура на образце составляла примерно 530 К. Для микроанализатора «Спектрозонд» при ускоряющем напряжении 8 кВ и токе пучка 1 мкА при съемке 51 ¿2,з-спектров температура кремниевого образца повышалась незначительно — до 310 К.

Четвертая глава посвящена рентгеновским эмиссионным спектрам углеродных материалов. Для выполнения исследования структуры и типа гибридизации в тонкопленочных материалах на основе углерода необходимо иметь ряд эталонных образцов с известной атомной структурой и типом электронной гибридизации. В качестве таких объектов выбраны объемные образцы алмаза и графита (в том числе, подвергнутых нейтронному облучению), а также борированного углеродного волокна.

В разделе 4.1 представлены результаты исследования объемных индивидуальных фаз алмаза и графита. Показано, что С Л*а-спектры углеродных неоднофазных материалов могут быть промоделированы суммой спектров различных модификаций углерода, либо суммой спектров для различных углов отбора относительно оси с монокристалла графита в том случае, когда, углеродные образцы имеют текстуру на основе графитового слоя.

Раздел 4.2. посвящен ориентационной зависимости С Ка-спектров. Так как С .Ка-эмиссия из графита поляризована и зависит от угла выхода излучения относительно оси с кристалла графита, то из спектров, полученных при различных углах отбора излучения относительно поверхности образца, можно извлекать информацию об электронных С 2рп- и С 2рст-состояниях таких объектов, как изложено в разделе 4.2.1. Этот факт позволяет использовать рентгеновские эмиссионные С ЛТа-спектры для определения структурных состояний углеродных материалов. Анизотропия С Яа-спектров имеет место также для борированного углеродного волокна (рассмотрено в разделе 4.2.2), для которого найденный характер поляризационных изменений соответствует коаксиальному расположению фрагментов графитопо-добного типа относительно оси симметрии волокна.

Углерод в тонких пленках может находиться в аморфном состоянии. Аморфный углерод имеет примерно 80 % йр2-связей и 20 % в;)3-связей [12]. Облучение алмаза нейтронами также приводит к его аморфизации.

В разделе 4.3 обсуждается влияние нейтронного облучения на электрон-

о о. с

§ I

ную и локальную атомную структуру алмаза и графита.1

Образцы алмаза облучались в реакторе при энергии нейтронов ~ 0,18 МэВ. Для образцов, облученных до доз в интервале (0Д5-г4,б)-1020 нейтрон/см2, характерно умеренное увеличение объема (1,49-^9,0%). С .Ка-спектры облученного алмаза практически подобны С /Га-спектру исходного алмаза, хотя с ростом флюенса наблюдается сглаживание элементов тонкой структуры (см. рис. 1). Для образцов 5 и б, облученных при флюенсах соответственно 9,7-Ю20 и 10,4-Ю20 нейтрон/см2, характерно увеличение объема от 30,6 % до 43 %. Спектры этих образцов по форме и по положению центра тяжести становятся близкими к спектру графита. Однако, лучшее согласие наблюдается не со спектром графита, а со спектрами сажи и аморфного углерода. Тот факт, что с ростом дозы облучения спектры облученных алмазов приближаются к спектру аморфного углерода, указывает на аморфизацию алмаза при нейтронном облучении, (см. рис. 1).

Таким образом, показано, что С Ка-спектры чувствительны к структурному состоянию углерода и позволяют устанавливать тип гибридизации (ер2 или ер3) и различать аморфное и кристаллическое состояния углеродных материалов. Облучение алмаза нейтронами приводит к его амор-физации и при флюенсе более 5 • Ю20 нейтрон/см2 — к формированию 5р2-гибридизации.

В разделе 4.4 излагаются результаты исследования углеродных алмазных и алмазоподобных пленок. Структура и свойства алмазных и алма-зоподобных пленок определяется способом их приготовления. Мы исследовали алмазные пленки, выращенные на кремнии методом химического осаждения из газовой фазы. Отмечается сходство спектров алмазоподобных пленок (01-С) и облученного алмаза при дозе облучения выше 5-Ю20 нейтрон/см2. Показано, что возможной причиной изменения формы

'Образцы предоставлены В.А. Николаенко (ФГУ РНЦ "Курчатовский институт", г. Москва). 22

Энергия фотона (эВ) Рис. 1. Эмиссионные спектры необ-лученного алмаза (1); облученных нейтронами алмазов с флюенса-ми (Э, нейтрон/см2): 0=1,5-Ю19 (2); 0=1,4-Ю20 (3); 0=4,6-Ю20 (4); 0=9,7-Ю20 (5); 0=1,04-Ю21 (б). Приведены спектры аморфного углерода (7), сажи (8), графита (9).

спектров облученного алмаза является наличие вакансий в кристаллической структуре алмаза. Обнаружено сглаживание элементов тонкой структуры спектров с уменьшением размера кристаллитов в образцах тонких пленок. Установлено, что для алмазоподобных углеродных пленок характерны те же дефекты, что и для облученного алмаза.

Раздел 4.5. посвящен исследованию алмазоподобных пленок состава С!^, полученных импульсным дуговым распылением графита в присутствии азота.2 На рис. 2 представлены рентгеновские эмиссионные С Ка- и N Ка-спектры СМх-пленок и эталонных образцов. Спектры пленок СГ\1о,5 и СМ0,25 практически подобны спектрам аморфного углерода (а-С), следовательно, эти пленки характеризуются преимущественно зр2-типом гибридизации.

В алмазе атомы углерода формируют сильно гибридизованные тетраэдрические вр3-связи. Спектр пленки с нулевой коцентрацией азота (С1\10) идентичен спектру ранее исследованной алмазоподоб-ной пленки (01.С) с преимущественными связями ер3. N Ка-спектры всех изученных пленок не меняются с изменением содержания азота, что означает неизменность локального атомного окру

260

Г • т 1 -т | г • г ■ Г • г . г ] >< > •• МСссХЕЗ А -г-г'ч-г ь

ск05

V СК0.25

380 385

390 395 400 РЬсиоп епег|»у, еУ

Рис. 2. а: Рентгеновские эмиссионные С /Га-спектры графита, алма-жения азота. С увеличением кон- за, аморфного углерода а-С, алмазо-

подобной пленки 01.С и С^-пленок с концентрациями х=0,5, :г=0,25 и 1=0. Ь: Рентгеновские эмиссионные N Ка-спектры СГ^-пленок (я=0,5 и ®=0,25).

центрации азота происходит постепенная перестройка атомной структуры от алмазоподобной, с преимущественной зр3-гибридизацией электронных орбиталей атомов углерода, к структуре, характерной для аморфного углерода, с преимущественной вр2-гибридизацией.

Таким образом, показано, что в алмазоподобных пленках С№х с ростом содержания азота от х = 0 до х = 0.5 происходит переход от ер3- к вр2-гибридизации, что согласуется сданными, полученными методом раманов-ской спектроскопии.

Юбразцы предоставлены И.Ш. Трахтенбергом (ИФМ УрО РАН, г. Екатеринбург).

Пятая глава посвящена результатам исследования электронной структуры силицидов переходных элементов и применению метода ультрамягкой рентгеновской спектроскопии с варьируемой энергией возбуждающих электронов для определения фазового состава границ раздела твердых тел и

В разделе 5.1 рассмотрен вопрос о вкладе Si Зй-состояний в формирование электронной структуры валентной полосы в силицидах Зй-элементов и проявлении этих состояний в S¡ L'¿t з-спектрах. На примере силицидов Зй-элементов из сопоставления рентгеновских эмиссионных Si ¿2,з-спектров и расчетов зонной структуры3 моно- и дисилицидов марганца, железа, кобальта и никеля установлено, что Si З^-состояния в силицидах переходных 3 d-элементов локализованы в занятой части валентной полосы, вблизи ее вершины, гибридизо-ваны с Зй-состояниями атомов переходного элемента и, следовательно, участвуют в химической связи.

Вопрос о роли Si Зс^-состояний в 4d- и 5е£-силицидах (RuSi, RhSi, PdSi, OsSi, IrSi, lr3S¡5, lrS¡3 и PtSi) рассмотрен в разделе 5.2. Моделирование Si 1/2,з-полосы с использованием лишь За-состояний кремния некорректно описывают форму экспериментально полученных спектров.4 Для описания формы валентной полосы вблизи ее вершины необходимо привлекать З^-состояния кремния (см. рис. 3). Таким образом, расчеты зонной структуры и экспериментально измеренные Si ¿2,3-спектры подтверждают вывод о о вкладе 3£2-состояний кремния в электронную структуру силицидов переходных 3d, 4d, 5й-элементов.

В разделе 5.3 проводится анализ фазового состава слоев, полученных в

3Расчет выполнил А. 8. Постников (ИФМ УрО РАН).

"•Образцы приготовлены и атестованы К. Горанссоном (К. Goransson — Уппсальский университет, Швеция); им же выполнены расчеты зонной структуры.

тонких пленок на основе кремния.

jj 1-

ГС

RuSi jfe OsSi Д

ti i Л i F г. л г $ ¿Si 3s+3d / V J У Si 3d 1 t

У J

RhSi / ч IrSi ¡1

i у л i / V l/дл

PdSi /1 PtSiT

ftJ kv

J. /

15 10 5 0 15 10 5 0 Binding energy (eV)

Рис. 3. Сравнение рентгеновских эмиссионных Si 1<2,з-спектров (точки) и вычисленных Si ЗйЗс^-плотностей состояний (сплошные линии) для 4ci-и 5й-моносилицидов. Затемнённая область -— вычисленные Si Зсй-состояния.

результате имплантации ионов железа Fe+ в кремний.'

Fe implanled Si wefer

2000-

3000-

1000.

4000-

FeSi2+S¡

FeSij

80 85 90 9» 100 105

Photon Energy (eV)

Рис. 4. a: Si Ь2,з-спектры образцов кремния, имплантированных железом. Числа на левой стороне от спектров соответствуют энергиям возбуждения в кэВ. Сплошная линия — Si ¿^з-спектр FeSí, штриховая линия — спектр FeS¡2.33- b: распределение силицидов железа FeSi и FeS¡2.33 по глубине.

На рис. 4 (а) представлены рентгеновские эмиссионные Si £.2.з~спектры образца после имплантации. Эти спектры были получены при различных энергиях возбуждения электронов. Спектр, полученный при энергии электронов 2,5 кэВ, близок к спектрам FeSi и FeS'12,33, Ч1_о связано, по-видимому, с тем, что в образце присутствуют оба данных силицида. Изменение энергии возбуждения от 2,5 до 8 кэВ ведет к значительным изменениям в спектрах Si 1/2,з: наиболее интенсивный пик А расщепляется на два пика С и D, а относительная интенсивность полосы В уменьшается. Мы полагаем, что эти изменения формы спектра происходят благодаря изменению фазового состава с глубиной. При 8 кэВ четко наблюдаются особенности С, D, В, характерные для кристаллического кремния. С ростом энергии электронов увеличивается глубина анализируемого слоя. При этом происходит изменение формы спектров в направлении от формы, характерной для силицидов, к форме, характерной для кристаллического кремния. Применяя процедуру восстановления картины фазового состава по глубине из Si Z/2,3 спектров, которая описана в [13], было получено распределение фаз по глубине, представленное на рис. 4 (Ь).

Раздел 5.4 посвящен применению метода рентгеновской спектроскопии с варьируемой энергией возбуждения электронов к исследованию формирования силицидов иридия, образующихся в плёнках Ir/Si после отжига при

Юбразцы барьерных слоев Fe-Si приготовлены А. А. Бухараевым (Казанский физико-технический институт РАН).

675 °С. Пленки Ir/Si приготовлены распылением электронным пучком иридиевой мишени на поверхность кремния (111).6 Толщина пленки иридия на поверхности кремния составляла 160 нм.

Для исходного образца lr/S¡ зарегистрировать спектры кремния не удалось даже для энергии возбуждения 10 кэВ. Электроны при этой энергии не проходят через пленку толщиной около 160 нм, и следовательно, не формируется рентгеновское характеристическое Si ¿^з-излучение. Возникает лишь тормозное излучение.

Отжиг плёнки при 675 °С течение 50-f-710 с приводит к появлению Si ¿2,3-сигнала, что свидетельствует о наличии вблизи поверхности материала силицидов иридия. Применение аналитического приближения для расчета функции распределения рентгеновского излучения по глубине дало возможность провести анализ кремнийсодержащих фаз по глубине в тонких пленках Ir/Si толщиной Ю-т-200 нм с помощью ультрамягкой рентгеновской спектроскопии с вариацией энергии возбуждающих электронов. Полученное рентгеноспектральным методом распределение фаз по глубине согласуется с данными по элементному составу, полученными методом обратного резерфордовского рассеяния. Следует отметить, что методом обратного резерфордовского рассеяния фаза IrSi не выявлена, поскольку этот метод мало чувствителен для слоёв толщиной около 10 нм (слой IrSi по нашим данным имел толщину 10-ь20 нм). Найдено, что в системе lr/S¡ при температуре отжига 675 °С формируется фаза IrSi, являющаяся основной при кратковременном отжиге (около 60 с). С увеличением времени отжига до 710 с доминирующей становится фаза IrsSis- Таким образом, показано, что ультрамягкая рентгеновская спектроскопия при вариации энергии возбуждающих электронов более чувствительна к составу приповерхностных слоев по сравнению с методом обратного резерфордовского рассеяния.

В разделе 5.5 приведены результаты исследования многослойной композиции "вольфрам-кремний" при различных температурах отжига. Электронно-лучевым напылением в вакууме вольфрама на подложку Si(100) приготовлены 10 бислоев W/Si.7 В качестве подложки использовался кремний Si(100) с толщиной оксидного слоя 0,5 мкм. Толщина каждого из слоев вольфрама составляла 2 нм, а кремния — 8 нм. Слои отжигались в течение 5-нЮ с при температурах 250-fl000 °С. Обнаружено, что спектры одного и того же образца, слабо зависят от энергии возбуждающих электронов и практически идентичны. Это подтверждает тот факт, что толщина слоев кремния в многослойной структуре W/Si одинакова. Это также характерно и для слоев вольфрама. На рис. 5 показаны спектры, измеренные при энергии электронов 8 кэВ, для образцов, обработанных при различных тем-

8Образцы получены и аттестованы методом обратного резерфордовского рассеяния в Мадридском технологическом университете в группе проф. Родригеса.

'Образцы предоставлены Э. Майковой и С. Луби (Е. Majkova and S. Luby), Институт физики Словацкой АН, г. Братислава.

а з

А и о

пературах. Следует иметь в виду, что, как показывают оценочные расчеты, при энергии возбуждающих электронов 8 кэВ кристаллическая подложка дает некоторый вклад в формирование рентгеновского //2,з-спектра, однако этот вклад существенно меньше, чем вклад, вносимый слоями \Л//Бк

Спектры для исходного образца и образца, отожженного при 250 °С, практически совпадают со спектром аморфного кремния. Отсюда следует, что кремний в слоях структуры в исходном состоянии аморфен. Поскольку отжиг при 250 °С не приводит к изменению формы спектра, то можно сделать вывод, что при этой температуре либо не происходит процесса образования силицида, либо этот процесс имеет очень маленькую скорость. Спектр структуры \Л//Б'1, отожженной при температуре 500 °С, приобретает черты, характерные для спектра УУБ^. Это означает, что реакция взаимодействия кремния и вольфрама с образованием \Л/Б12 протекает при температуре выше 500 °С.

В разделе 5.6 изучено влияние облучения высокоэнергетическими электронами на систему БЮг/с-Бк8 Облучение электронами с энергией 20 МэВ в течение 120 с ведет к незначительному изменению вклада БЮг в формирование спектров, возбужденных при б и 8 кэВ (см. рис. б). Увеличение вклада БЮг более заметно для образцов, приготовленных на кремниевых подложках п-типа. Это означает, что облучение высокоэнергетическими электронами ведет к окислению образцов БЮг/Бк Эффект окисления более значителен для подложки п-Б'| по сравнению с р-БК Предварительная имплантация ионов Б|+ в структуру $¡02/51 при энергии 65 кэВ препятствует окислению в данной структуре кремниевой подложки.

В разделе 5.7 рассмотрено применение рентгеновских /^з-спектров для анализа слоев, полученных совместным распылением разнесённых в пространстве источников БЮг и 51. Рентгеноспектральные исследования позволили определить количественный состав композитной структу-

80 «5 00 К М

Photon energy (eV)

Рис. 5. Si ¿2,3 спектры силицида WSh, многослойной структры W/Si после приготовления (V) и после отжига при 250 °С, 500 °С, 650 °С, 750 °С, 1000 °С.

80брззцы тонких пленок БЮг/Б"! приготовлены в Институте физики твердого тела Болгарской академии наук г. София в группе доктора физ.-мат. наук С. Касчиевой. Облучение образцов электронами энергии 20 МэВ была проведено на микрогроне в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне доктором С. Касчиевой.

Рис. б. Si 1,2,3-рентгеновские эмиссионные спектры (точки) тонкопленочных образцов SiC^/Si с толщиной оксидного слоя 150 нм, измеренные при энергии возбуждающих электронов 2, 4, 6 и 8 кзВ: а — свежеприготовленный образец S1O2/p-Si; b — Si02/p-Si после облучения электронами энергии 20 МэВ; с — свежеприготовленный образец SiOi/n-Si; d — БЮг/п-Si после облучения электронами энергии 20 МэВ. Сплошными и штрих-пунктирными линиями приведены спектры соответственно S1O2 и c-Si (кристаллический кремний), а штриховыми линиями — результат моделирования экспериментальных спектров суммой спектров 5Юг и c-Si ("add").

ры S1/SÍO2 и диагностировать в ней аморфное состояние кремния. Нужно отметить, что результаты определения состава по Si ¿2,з-спектрам довольно хорошо количественно согласуются с данными других экспериментальных методов (инфракрасная спектроскопия, комбинационное рассеяние света),9 однако концентрация кремния в области его высокого содержания (Csí : Cs¡o2+Si = 0,6-5-1,0), измеренная рентгеноспектральным методом, несколько завышена.

Рентгеновские спектры позволяют исследовать все элементы Периодической таблицы, за исключением водорода и гелия. Тем не менее, присутствие водорода в материале оказывает влияние на рентгеновские спектры остальных компонентов. Раздел 5.8 посвящен анализу S¡:H слоев кремния, полученных имплантацией ионами водорода в монокристалл кремний с ориентацией (100), втом числе, и при наличии на проверхности монокристалла оксидного слоя (SÍO2/S1).10 Энергия ионов водорода 24 кэВ, дозы — 1,6-Ю17 и 2,1 • 1017 см"2.

Для всех образцов системы Sí:Н на основе измерений Si ¿2,з-спектров установлена аморфизация поверхностного слоя, причем для образца Si:H с наименьшей дозой (1,б-1017 см-2) аморфизация приповерхностного слоя не полная: Si Ь2,з-спектр, измеренный при энергии возбуждения 2 кэВ, может быть представлен в виде суммы спектров кристаллического и аморфного кремния, взятых в соотношении 0,31:0,69. Повышение дозы до 2,1-Ю17 см-2 приводит к большей глубине аморфизации кремния. На рис. 7 (а) показаны рентгеновские эмиссионные Si 1,2,з-спектры образцов Si:H, полученных имплантацией ионами Н+ дозой 2,1-Ю17 см2 и затем отожженных при 500 °С в течение 1 ч. Спектр, измеренный при энергии возбуждения 2 кэВ, идентичен спектру аморфного кремния a-Si, как показано в нижней части рис. 7 (Ь). Отжиг при 500 °С слабо сказывается на составе приповерхностных слоев и, следовательно, на форме спектров. Имплантация ионов водорода в кремний с окисной пленкой на поверхности приводит к формированию гидрогенизи-рованного кремния, обладающего большей температурной стабильностью слоя Si:H.

Данные по аморфизации приповерхностного слоя для образца Si:H, полученные методом ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии, подтверждаются изображениями, полученными с помощью высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии. Аморфный слой имеет толщину 150-5-200 нм и наблюдается в образцах Si:H, подвергнутых имплантации ионов водорода дозами выше 1-1017 см-2. Аморфная фаза в этих образцах сохраняется при их отжиге до температуры 500 °С.

Для оценки состава слоев, которые анализировались при энергиях воз-

"Обраэцы предоставлены и аттестованы методами ИК и КРС и профилометрии сотрудниками Института физики полупроводников СО РАН, г. Новосибирск.

•"Образцы получены и аттестованы методом ВИМС сотрудниками Института физики полупроводников СО РАН, г. Новосибирск.

Photon energy, eV Photon energy, eV

Рис. 7. а: Рентгеновские эмиссионные Si /^з-спектры образцов Si:H, полученных имплантацией ионами Н+ дозой 2,1-Ю17 см2 и затем отожженных при 500 °С в течение 1 ч. Спектры измерены при энергиях возбуждения 24-8 эВ. Ь: Разностные спектры (difference), полученные из спектров, представленных на левой части рисунка. Стрелками обозначены исходные спектры, использованные для получения разностных спектров. Разностные спектры образцов Si:H сопоставлены со спектрами аморфного кремния (а-Si) и кристаллического кремния (c-Si).

буждения больших, чем 2 кэВ, была выполнена следующая методика обработки спектров. Спектры нормировались таким образом, чтобы их интегральные интенсивности, измеренные при различных энергиях возбуждения, были равны интегралам из уравнения (1). Спектр, полученный из вычитания спектров, измеренных при разных значениях энергий электронов, соответствует области анализируемых толщин Ах. Такая процедура была проведена для спектров образца Si:H, имплантированного дозой 2,1 • 101Г см-2 и отожженного при 500 °С [показано на рис. 7 (Ь)]. Разностные спектры измерены для пар энергий и обозначены как "3-2", "4-3", "6-4" и "8-6". Это означает, например, что разностный спектр получен вычитанием из спектра, измеренного при энергии возбуждения 3 кэВ, спектра, измеренного при 2 кэВ, что соответствует анализируемой области 30-г180 нм.

Оценки толщины аморфного слоя, сделанные из анализа рентгеновских спектров, удовлетворительно согласуются с результатами, полученными методом вторичной ионной масс-спектроскопии (ВИМС) для того же образца. В соответствии с данными ВИМС толщина слоя гидрогенизированного кремния составляет 240 нм. Некоторое расхождение между данными рент-

геновской спектроскопии и ВИМС можно объяснить, во-первых, грубостью модели оценки распределения рентгеновского излучения по глубине, примененной нами, во-вторых, различием в информации, получаемой этими методами. В методе ВИМС детектируется водород и невозможно определить структурное состояние кремния (зачастую нельзя различить S¡02 и a-Si). В рентгеновской спектроскопии наличие аморфного кремния надежно детектируется.

Основные результаты и выводы

1. Проведена адаптация ультрамягкого рентгеновского спектрометра-микроанализатора для проведения фазового анализа тонкопленочных материалов по глубине и исследования электронной структуры в микрообъеме с помощью ультрамягких рентгеновских эмиссионных спектров высокого энергетического разрешения (~ 0,3 эВ).

2. Разработана методика количественного неразрушающего послойного фазового анализа тонких пленок и границ раздела твердых тел по ультрамягким рентгеновским эмиссионным спектрам при вариации энергии возбуждающих электронов. Методика апробирована на кремниевых тонких пленках и мультислоях, подвергнутых внешним воздействиям, и полученные этим методикой результаты согласуются с данными других методов исследования.

3. Обнаружено, что углеродные алмазоподобные пленки, полученные методом химического осаждения из газовой фазы, характеризуются преимущественно йр3-гибридизацией атомов углерода; в злмазоподобных пленках СЫЖ при увеличении содержания азота от х = 0 до х = 0.5 осуществляется переход от sp3- к зр2-гибридизации.

4. Получены рентгеновские эмиссионные Si ^з-спектры высокого энергетического разрешения силицидов MnSi, Mn5S¡3, FeSi, FeS¡2, CoSi, Co2Si, CoS¡2, NiSi, Ni3S¡, NiSi2, RuSi, RhSi, PdSi, IrSi, lr3Si5, OsSi, PtSi. Показано, что Si Зй-состояния дают вклад в электронную структуру всех исследованных силицидов 3d, 4d, 5<2-элементов, гибридизованы с nd-состояниями атомов переходного элемента и находятся вблизи вершины валентной полосы.

5. С помощью рентгеновских эмиссионных спектров установлено распределение фазового состава по глубине в неоднородных тонких пленках и интерфейсах на основе кремния, подвергнутых внешним воздействиям: кремнии после имплантации ионов Fe+, многослойной структуре W/Si и тонких пленках Ir/Si после термообработки, кремнии после имплантации ионов водорода, пространственно-неоднородной системы Si-Si02.

Список основных публикаций по теме диссертации:

Al. Kurmaev E.Z. and Shamin S.N. X-ray emission spectra of diamond films // Surface and Coating Technology. - 1991. - V. 47. - P. 628-630.

A2. Kurmaev E.Z., Fedorenko V.V., Shamin S.N., Postnikov A.V., Wiech G., and Kim Y. Small-spot X-ray emission spectroscopy and its application for study of electronic structure and chemical bonding in solids // Phys. Scr. -1992. - V. 41. - P. 288-292.

A3. Galakhov V.R., Kurmaev E.Z., Shamin S.N., Elokhina L.V., Yarmoshenko Yu.M., Bukharaev A.A. Analysis of the depth profile of Fe-Si buried layers in Fe+- implanted Si wafer by soft X-ray emission spectroscopy // Appl. Surf. Sci. - 1993. - V. 72. - P. 73-77.

A4. Kurmaev E.Z., Shamin S.N., Kim Y. Crystallization of CVD carbon films on Si Substrates // Materials Letters. - 1994. -V. 19. - P. 123-125.

A5. Kurmaev E.Z., Shamin S.N., Galakhov V.R., Wiech G., Majkova E., Ludy S. Characterization of W/Si multilayers by ultrasoft X-ray emission spectroscopy // J. Mater. Res. - 1995. - V. 10- No. 4. - P. 907-911.

A6. Yarmoshenko Yu.M., Shamin S.N., Elokhina L.V., Dolgih V.E., Kurmaev E.Z., Bartkowski S., Neumann M., Ederer D.L., Goransson K., Nolong В., Engstrom I. Valence band spectra of 4d and 5d silicides //J. Phys.: Condens. Matter. - 1997. - V. 9. - P. 9403-9411.

A7. Kurmaev E.Z., Galakhov V.R., Shamin S.N., Rodriguez Т., Almendra A., Sanz-Maudes J., Goransson K. and Engstrom I. Solid-phase reactions in lr/(lll)Si systems studied by means of X-ray emission spectroscopy // J. Mater. Res. - 1998. - V. 13- No 7. - P. 1950-1955.

A8. Галахов В.P., Антонова И.В., Шамин С.Н., Аксенова В.И., Ободников В.И., Гутаковский А.К., Попов В.П. Рентгеноэмиссионное исследование структуры слоев Si:H, сформированных имплантацией ионов водорода с низкой энергией // Физика и техника полупроводников. -2002. - Т. 36- вып. 5. - С. 598-603.

А9. Shamin S.N., Galakhov V.R., Kaschieva S., Dmitriev S.N. Belov A.G. Soft X-ray emission spectroscopy of SiC^ structures irradiated with high-energy electrons // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2003. -V. 14. - P. 809-811.

A10. Галахов В.P., Поносов Ю.С., Шамин C.H., Рубштейн А.П., Владимиров А. Б., Югов В. А., Трахтенберг И.Ш. Рентгеновская эмиссионная и рамановская спектроскопия наноконденсатов CNo<x<o.5, полученных импульсным дуговым распылением графита в присутствии азота // ФТТ. - 2008. - Т. 50 - вып. 5. - С. 936-939.

All. Галахов В.Р., Шамин С.Н. Ультрамягкая рентгеновская спектроскопия с вариацией энергии возбуждающих электронов как метод анализа тон-

ких пленок и границ раздела твердых тел // Изв. РАН. Сер. физич. -2009 - Т. 73 - № 7. - С. 951-954.

А12. Шамин C H., Галахов В.Р., Аксенова В.И., Карпов А.Н., Шварц Н.Л., Яновицкая З.Ш., Володин В.А., Антонова И.В., Ежевская Т.Б., Jedrzejewski J., Savir Е., Balberg I. Рентгеновская и инфракрасная спектроскопия слоев, полученных совместным распылением разнесенных в пространстве источников SiC>2 и Si // Физика и техника полупроводников - 2010. - Т. 44. - вып. 4. - С. 550-555.

Список цитируемой литературы

[1] Гоулдстейн Дж., Ньюбери Д., Эчлин П., Фиори Ч., Лифшин Э. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Книга 2 // Москва: "Мир". - 1984. - 348 с.

[2] Kirkpatrick P., Hare D.G. Depth distribution of origin characteristic X-rays from thick targets // Phys. Rev. - 1934. - V. 46. - P. 831-836.

[3] Crisp R. S. On the evaluation of absorption data from soft X-ray self-absorption measurements // J. Phys. F: Met. Phys. - 1983. - V. 13. -P. 1325-1332.

[4] Hu Y. and Pan Y. Method For the calculation of the chemical composition of a thin film by Monte Carlo simulation and electron probe microanalysis // X-Ray Spectrom. - 2001. - V. 30. - P. 110-115.

[5] Drouin D„ Joly D„ Tastet X, Aimez V., Gauvin R. CASINO V2.42 - A. fast and easy-to-use modeling tool for scanning electron microscopy and microanalysis users // Scanning. - 2007. -V. 29. - 92-101.

[6] Feldman S. F. Range of 1-10 keV electrons in solids // Phys. Rev. - 1960. -V. 117. - P. 455-459.

[7] Мельниченко В.M., Сладков A.M., Никулин Ю.Н. Строение полимерного углерода. // Успехи химии,- 1982. - Т. 51.- Вып. 5. - С. 736-763.

[8] Pettifor D. G., Podloucky R. The structures of binary compounds: II. Theory of the pd-bonded AB compounds // J . Phys. C: Solid State Phys. -1986. -V. 19. - P. 315-330.

[9] Jia J.J., Calcott T. A., O'Brien W.L., Dong O. Y., Rubenson J.-E., Mueller D. R., Elderer D. L., Rowe E. Local partial densities of states in Ni and Co silicides studied by soft-x-ray-emission spectroscopy // Phys. Rev. B. -1991. - V. 43. - P. 4863-4870.

[10] Kozlenkov A.I., and Belov Yu.l. Electron microprobe determination of beryllium with use of diffraction grating monochromator // Microchimica Acta. - 1982. - V. 78. - P. 159-167.

«r

[11] Kurmaev E.Z., Fedorenko V.V., Shamin S.N., Postnikov A.V., Wiech G„ Kim Y. Small-spot X-ray emission spectroscopy and its application for study of electronic structure and chemical bonding in solids // Phys. Scr. -1992. -V. 41. P. 288-292.

[12] Kurmaev E.Z., Moewes A., Winarski R.P., Shamin S.N., Ederer D.L., Feng J.L., Turner S.S. Characterization of CNZ films by X-ray emission measurements // Thin Solid Films. - 2002. - V. 402. - P. 60-64.

[13] Galakhov V.R., Kurmaev E.Z., Shamin S.N., Elokhina L.V., Yarmoshenko Yu.M., Bukharaev A.A. Analysis of the depth profile of Fe-Si buried layers in Fe+- implanted Si wafer by soft X-ray emission spectroscopy // Appl. Surf. Sei. - 1993. - V. 72. - P. 73-77.

Отпечатано на Ризографе ИФМ УрО РАН тираж 100 заказ 80 объем 1 печ.л. формат 60x84 1/24 620990 г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Шамин, Сергей Николаевич

Список сокращений и условных обозначений

Введение

1 Информативность рентгеновских эмиссионных спектров

1.1 Интенсивность рентгеновских спектров и ее связь с плотностью электронных состояний

1.2 Вариация энергии возбуждающих электронов — возможность исследования состава и электронной структуры атомных слоев по глубине их залегания.

1.2.1 Распределение характеристического рентгеновского излучения по глубине.

1.2.2 Модель Яковица и Ньюбури.

1.2.3 Модель Брауна.

2 Атомная и электронная структура соединений углерода и кремния

2.1 Структурные формы углерода в конденсированном состоянии

2.1.1 Кристаллическая структура алмаза.

2.1.2 Кристаллическая структура графита.

2.1.3 Структура плёнок углерода

2.1.4 Расчеты зонной структуры алмаза, лонсдейлита, графита

2.2 Атомная и электронная структура кремния и его соединений

2.2.1 Особенности формирования рентгеновских эмиссионных 1/2,з-спектров

2.2.2 Особенности химической связи в силицидах и ее проявление в рентгеновских спектрах.

2.2.3 Барьеры Шоттки в интерфейсах "переходный металл - кремний"

3 Методика эксперимента

3.1 Рентгеновский спектрометр РСМ

3.2 Ультрамягкий рентгеновский спектрометр высокого энергетического и пространственного разрешения "Спектрозонд".

3.3 Устойчивость образцов к воздействию электронного пучка

3.4 Другие спектральные эксперименты

4 Рентгеновские эмиссионные спектры углеродных материалов

4.1 Особенности формирования рентгеновских эмиссионых С АЬ-спектров гетерофазных материалов на основе углерода.

4.2 Ориентационные зависимости С Яа-спектров.

4.2.1 Квазимонокристаллический графит.

4.2.2 Борированное углеродное волокно.

4.3 Влияние нейтронного облучения на электронную структуру графита и алмаза.'.

4.4 Рентгеновские эмиссионные С -КЬ-спектры углеродных алмазных и алмазоподобных пленок.

4.5 Определение типа электронной гибридизации в пленках CNo<x<o. по рентгеновским эмиссионным спектрам

5 Применение ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии для исследования интерфейсов на основе кремния

5.1 Si Зс£-состояния в рентгеновских эмиссионных Si /^з-спектрах 3d-силицидов.

5.2 Электронная структура, рентгеновские эмиссионные и фотоэлектронные спектры силицидов 4d- и 5с/-элементов.

5.3 Применение ультрамягкой рентгеновской эмиссионой спектроскопии для анализа профиля Fe-Si слоев, полученных имплантацией в кремний ионов Fe+

5.4 Взаимодействие кремния с иридием в системе Ir/Si.

5.5 Применение ультрамягкой рентгеновской спектроскопии для анализа многослойной структуры W/Si.

5.6 Структуры SÍO2/SÍ, облученные высокоэнергетическими электронами

5.7 Применение рентгеновских Si /^з-спектров для анализа слоев, полученных совместным распылением разнесённых в пространстве источников S1O2 и Si.

5.8 Рентгеноэмиссионное исследование структуры слоев Si:H, сформированных имплантацией ионов водорода с низкой энергией.

Введение диссертация по физике, на тему "Электронная структура и фазовый состав тонких пленок на основе углерода и кремния, определенные методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии"

Ключевым фактором в разработке технологии получения новых функциональных материалов — сверхтвердых алмазоподобных пленок, полупроводниковых ге-тероструктур и др. — является знание особенностей их электронной структуры, химической связи и фазового состава границ раздела твердых тел (интерфейсов), устойчивости к радиации. Два элемента, являясь представителями четвертого периода в Периодической системе элементов, играют огромную роль в современном материаловедении: это кремний и углерод.

Основой современного электронного материаловедения является кремний. Именно соединения на основе кремния определяют практически всю современную технологию, являются исходными материалами для создания приборов микроэлектроники на основе барьерных слоев «полупроводник-металл» и «полупроводник-полупроводник». Интерес к исследованию углеродсодержащих соединений, обусловлен их уникальными физическими, химическими, механическими и другими свойствами. Кроме того, материалы на основе углерода — углеродные нанотруб-ки и графен — могут стать основой электроники будущего. Поэтому необходимы исследования локальной атомной и электронной структуры материалов на основе углерода и кремния, распределения фаз и элементов в тонких пленках и, в интерфейсных слоях.

Применение поверхностно-чувствительных методов для исследования электронной структуры, элементного и фазового состава интерфейсных слоев — фотоэлектронной и Оже-электронной спектроскопии — требует послойного удаления слоев за счет бомбардировки материала ионами инертного газа, приводящей, во многих случаях, к изменению фазового и структурного состояния его поверхности. В этом аспекте интерес представляет ультрамягкая рентгеновская эмиссионная спектроскопия — неразрушающий метод исследования, позволяющий определять локальную атомную и электронную структуру, особенности химической связи, структурное состояние материалов, и, при вариации энергии возбуждающих электронов, дающая информацию об элементном и фазовом составе интерфейсных и «скрытых» слоев — слоёв, закрытыми другими атомными слоями. Рентгеновский микроанализ при вариации энергии возбуждающих электронов довольно давно используется для анализа распределения элементов по глубине (см., например, [6]).

Однако из-за довольно плохого разрешения по глубине этот метод не выдерживает конкуренции с другими поверхностно-чувствительными методами — в частности, с методом обратного резерфордовского рассеяния. Ультрамягкая рентгеновская эмиссионная спектроскопия за счет высокого энергетического разрешения дает возможность исследования тонкой энергетической структуры материалов и, за счет этого, получать информацию об их фазовом и структурном состоянии, однако не позволяет изучать микрообъемы вещества. Рентгеновский ультрамягкий спектрометр-микроанализатор с дифракционной решеткой «Спектрозонд» позволил объединить достоинства ультрамягких рентгеновских спектрометров — возможность использования рентгеновского излучения с длинами волн до 50 нм при высоком энергетическом разрешении — и рентгеновских микроанализаторов, глав-нм достоинстовом которых является высокое пространственное разрешение.

Системы на основе углерода и кремния благоприятны для изучения их методом ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии. Во-первых, рентгеновские эмиссионные С Ка- (электронные переходы 2р —> и /^-спектры (электронные переходы ЗяЗс1 2р) отличаются высокой чувствительностью к изменениям в ближайшем окружении излучающих атомов, и, следовательно, имеется возможность с помощью этих спектров проводить фазовый анализ материалов и исследовать локальную атомную структуру. Во-вторых, характерная, толщина интерфейсных слоев составляет 20 - 200 нм. Этот диапазон может быть исследован на лабораторных рентгеновских спектрометрах с помощью ¿г.з-спектров при вариации энергии электронов от 2 до 10 кэВ. В-третьих, созданный при участии диссертанта уникальный ультрамягкий спектрометр-микроанализатор с дифракционной решеткой «Спектрозонд» дает возможность измерений рентгеновских спектров в микрообъеме вещества и при малых значениях токов прошедших через образец электронов (порядка десятков нА), что, в отличие от стандартных рентгеновских спектрометров с электронным возбуждением, позволяет проводить рентгеноспектральные исследования практически без повреждения образцов.

Нужно отметить, что в области применения ультрамягкой рентгеновской спектроскопии для анализа интерфейсов ведутся работы в исследовательских группах А. С. Шулакова (Санкт-Петербургский государственный университет) [7-15], Э. П. Домашевской и В. А. Терехова (Воронежский государственный университет) [16-18]. За рубежом метод ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии с вариацией энергии возбуждающих электронов развивали группы проф. Виха (Германия, Мюнхенский университет) [19], К. Боннелъ (С. ВоппеИе) — Университет Пьера и Марии Кюри, Париж, Франция [20]; М. Ивами (М. 1\уагш) — Университет г. Окаямы, Япония [21-23]. Более полный список работ, посвященных применению мягкой рентгеновской спектроскопии для изучения твердофазных- реакций в интерфейсах, можно найти в нашем обзоре [24]. Однако моделирование функции генерации излучения (методами Монте-Карло), успешное для энергий возбуждающих электронов более десятка кэВ, оказалось неподходящим для сравнительно низких энергий (менее 10 кэВ). Поэтому исследователи ограничивались, как правило, либо качественным анализом полученных результатов, либо упрощали функцию генерации излучения — предполагая ее постоянной от поверхности исследуемого материала до максимальной глубины проникновения в него электронов.

Целью работы является исследование особенностей электронной структуры и определение фазового состава тонких пленок на основе углерода и кремния методом улътрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии. Эта цель определила следующие задачи:

3) определение типа гибридизации электронных орбиталей атомов углерода в алмазоподобных пленках;

4) выявление роли Si З^-состояний в формировании валентных полос силицидов переходных 3d-, 4с/-, 5е?-элементов;

Объекты исследования: углеродные алмазные пленки; алмазоподобные пленки CN* (0 < х < 0.5); силициды 3d-, 4d-, 5с/-элементов (MnSi, Mn5Si3, FeSi, FeSi2, CoSi, Co2Si, CoSi2, NiSi, Ni3Si, NiSi2, RuSi, RhSi, PdSi, IrSi3, Ir3Si5, OsSi, PtSi); монокристаллический кремний, подвергнутый имплантации ионами Fe+; тонкие пленки Ir/Si и мультислои W/Si после термообработки; пленки SÍO2/SÍ, облученные высокоэнергетическими электронами; композитная структура, полученная совместным распылением разнесённых в пространстве источников SÍO2 и Si; слои Si:H, сформированные имплантацией в кремний ионов водорода.

Научная новизна работы заключается в следующем:

2) определен характер электронной гибридизации атомов углерода в алмазо-подобных плёнках СГ^ в зависимости от содержания азота;

3) предложена и экспериментально проверена модель расчета интенсивности ультрамягкого рентгеновского излучения для проведения неразрушающего исследования фазового и элементного состава материалов по глубине из рентгеновских эмиссионных спектров, измеренных при вариации энергии возбуждающих электронов;

4) предложен способ определения фазового состава и электронной структуры подповерхностных слоев занимающих определенный интервал глубин с помощью разности рентгеновских эмиссионных спектров, измеренных при разных значениях энергий возбуждающих электронов; 5) проведены исследования распределения по глубине фазового состава и электронной структуры в тонких плёнках и мультислоях на основе кремния;

Практическая ценность работы. Результаты исследования состояния гибридизации углеродных атомов в углеродных тонких пленках, электронной структуры и и фазового состава по глубине кремниевых тонких пленок в зависимости от внешних воздействий, полученные методом ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии, могут быть использованы в институтах и организациях, занимающихся производством и исследованием полупроводниковых устройств и микросхем (в Институте полупроводников СО РАН, Физико-техническом институте РАН, ИФМ УрО РАН), институтах, занимающихся синтезом и исследованием новых материалов на основе углерода (Восточном научно-исследовательском угле-химическом институте (ФГУП ВУХИН), Челябинском государственном педагогическом университете), а также в институтах и университетах, использующих рентгеновскую спектроскопию с электронным возбуждением (в Санкт-Петербургском и Воронежском государственных университетах).

Соответствие диссертации Паспорту научной специальности

Содержание диссертации соответствует следующим пунктам Паспорта специальности 01.04.07 — физика конденсированного состояния: п. 1. Теоретическое и экспериментальное изучеиие физической природы свойств металлов и их сплавов, неорганических и органических соединений, диэлектриков и в том числе материалов световодов как в твердом, так и в аморфном состоянии в зависимости от их химического, изотопного состава, температуры и давления. п 3. Изучение экспериментального состояния конденсированных веществ (сильное сжатие, ударные воздействия, изменение гравитационных полей, низкие температуры), фазовых переходов в них и их фазовые диаграммы состояния. п. 6. Разработка экспериментальных методов изучения физических свойств и создание физических основ промышленной технологии получения материалов с определенными свойствами.

На защиту выносятся следующие положения:

2) методика количественного неразрушающего фазового анализа по глубине тонких пленок и границ раздела твердых тел по ультрамягким рентгеновским эмиссионным спектрам, полученным при вариации энергии возбуждающих электронов;

3) экспериментально обнаруженный переход от вр3- к ¿^-гибридизации в ал-мазоподобных пленках СКХ с ростом содержания азота;

4) участие Зо?-состояний в формировании валентных полос силицидов переходных ЗоЦ 4а!-, 5^-элементов;

Апробация работы. Полученные в диссертации результаты и выводы обсуждались на следующих конференциях и совещаниях: Международном конгрессе, посвященном 100-летию открытия рентгеновских лучей (Вюрцбург, 1995); 17-й Международной конференции "Рентгеновские лучи и внутриоболочечные процессы" (Гамбург, 1996); XV Научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Новоуральск, 1997); IV Двустороннем Российско-Германском симпозиуме "Физика и химия новых материалов" (Екатеринбург, 1999); XVII Всероссийской научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Екатеринбург, 1999); XVIII Всероссийской научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Воронеж, 2000); XIX Всероссийской научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Ижевск, 2007); Всероссийской конференции "Химия твердого тела и функциональные материалы" (Екатеринбург, 2008), Первом Международном семинаре "Физика низкоразмерных систем и поверхностей" (Ростов-на-Дону — п. Лоо, 2008). Кроме того, материалы диссертации были доложены на семинаре Института физики полупроводников СО РАН (2005).

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в наладке, юстировке ультрамягкого рентгеновского спектрометра-микроанализатора "Спектрозонд" и его адаптации для получения ультрамягких рентгеновских эмиссионных спектров выского энергетического разрешения. Автор принимал участие в постановке задач исследований, интерпретации полученных результатов и написании статей. Измерения всех рентгеновских эмиссионных (С Ка, £2,з и N Ка) спектров, представленных в данной работе, проведены лично автором.

Достоверность полученных экспериментальных результатов обеспечивается использованием аттестованных образцов и экспериментальной техники — измерительных приборов и установок; воспроизводимостью результатов, полученных на различных образцах и при повторных исследованиях, совпадением измеренных автором спектров со спектрами, имеющимися в литературе; корреляцией результатов, полученных посредством метода рентгеновской спектроскопии, с данными, полученными другими методами: рентгеновской дифракции, обратного резерфор-довского рассеяния и др.; апробацией результатов на научных конференцией и публикациями в ведущих международных и всероссийских рецензируемых журналах.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Выводы

2. Разработана методика количественного неразрушающего послойного фазового анализа тонких пленок и границ раздела твердых тел по ультрамягким рентгеновским эмиссионным спектрам при вариации энергии возбуждающих электронов. Методика апробирована на кремниевых тонких пленках и муль-тислоях, подвергнутых внешним воздействиям, и полученные этим методикой результаты согласуются с данными других методов исследования.

3. Обнаружено, что углеродные алмазоподобные пленки, полученные методом химического осаждения из газовой фазы, характеризуются преимущественно 5р3-гибридизацией атомов углерода; в алмазоподобных пленках CNX при увеличении содержания азота от х = 0 до х = 0.5 осуществляется переход от sp3- к ¿^-гибридизации.

4. Получены рентгеновские эмиссионные Si 1/2,з-спектры высокого энергетического разрешения силицидов MnSi, Mn5SÍ3, FeSi, FeSi2, CoSi, C02SÍ, CoSi2, NiSi, Ni3Si, NiSi2, RuSi, RhSi, PdSi, IrSi, Ir3Si5, OsSi, PtSi. Показано, что Si 3(¿-состояния дают вклад в электронную структуру всех исследованных силицидов 3d, 4d, 5 (¿-элементов, гибридизованы с nd-состояниями атомов переходного элемента и находятся вблизи вершины валентной полосы.

Автор считает своим долгом выразить благодарность своему руководителю — доктору физ.-мат. наук Вадиму Ростиславовичу Галахову — за подержку и постоянное внимание к работе. Выражаю признательность и благодарность профессору, доктору физ.-мат. наук Эрнсту Загидовичу Курмаеву, доктору физ.-мат. наук Михаилу Аркадьевичу Коротину.

Дисертант благодарен своим соавторам — Ларисе Давыдовне Финкелыптейн, Владимиру Михайловичу Черкашенко, Виталию Евгеньевичу Долгих, Виктору Васильевичу Федоренко, Юрию Михайловичу Ярмошенко, Людмиле Васильевне Елохиной, Андрею Викторовичу Постникову, Наталье Александровне Овечкиной, Дмитрию Анатольевичу Зацепину и всем сотрудникам лаборатории рентгеновской спектроскопии ИФМ УрО РАН. Автор признателен всем другим сооавторам, как иностранным так и российским, предоставившим образцы для исследований, сделавших теоретические расчеты, проведших эксперименты, вошедшие в совместные публикации и внесшим большой вклад в обсуждение результатов.

Заключение

Проведенные в настоящей диссертации исследования позволили решить ряд конкретных задач по исследованию фазового состава и электронной структуры тонких пленок на основе кремния и углерода. Проведенными исследованиями показано, что метод рентгеновской спектроскопии может быть применен не только для традиционного исследования электронной структуры однородных объемных материалов, но и для фазового анализа двух- и многофазных тонкопленочных систем. Эта возможность базируется, как показано в работе, на высокой чувствительности рентгеновских эмиссионных С Ка- и 31 1/2)з-спектров к ближайшему окружению излучающих атомов (углерода и кремния, соответственно). Различие С ЛЪ-спектров для гибридизаций яр2- и зр3-типов позволило надежно аттестовать алмазоподобные пленки.

При участии диссертанта создан принципиально новый тип ультрамягкого рентгеновского спектрометра — "Спектрозонд", позволяющий исследовать химическую связь в микрообъёме вещества. Применение этого прибора позволило получить ультрамягкие рентгеновские эмиссионные ./^з-спектры высокого энергетического и пространственного разрешения. Малые токи через трубку (не более 1 мкА) обеспечили сохранность материала в процессе эксперимента (см. раздел 3.3 и таблицу 3.3 в нем).

На наш взгляд перспективным является разработанный и апробированный в ходе выполнения диссертационной работы метод ультрамягкой рентгеновской спектроскопии с варьированием энергии возбуждающих электронов, позволяющий исследовать фазовые реакции в интерфейсах. Варьирование энергии возбуждающих электронов позволяет получить рентгеновский сигнал от атомных слоев, располагающихся на различных расстояниях от поверхности материала.

Основными методами экспериментального исследования границ раздела твердых тел являются методы фотоэлектронной и Оже-электронной спектроскопии. Для исследования распределения элементов по глубине необходимо применение ионного травления, разрушающего поверхность и меняющего состав поверхностного слоя. Метод ультрамягкой рентгеновской спектроскопии с варьированием энергии возбуждающих электронов является неразрушающим и, как следует из наших исследований, хорошо зарекомендовал себя для целей фазового анализа "по глубине" материалов.

Имеется большое число методов, позволяющих восстановить атомный профиль — достаточно назвать метод обратного резерфордовского рассеяния. Точность восстановления атомного профиля, полученного методом рентгеновской спектроскопии, довольно низка и, вследствие этого, в определении атомного профиля рентгеноспектральный метод не выдерживает конкуренции с вышеназванным методом. Это привело, в свое время, к тому, что исследователи отказались использовать микроанализ для решения такого рода задач. Однако у метода рентгеновской эмиссионной спектроскопии в области мягких и ультрамягких длин волн есть преимущество, которое делает этот метод уникальным. Это возможность прямого анализа фаз и построение фазового профиля. Такой возможностью не обладают другие современные методы исследования поверхности. В частности, измерения методом обратного резерфордовского рассеяния для системы Ir/Si позволяют установить элементный состав слоев, но не могут определить, является ли слой гомогенным, т.е. состоящим из одной фазы, либо же представляет собой смесь разных фаз с суммарной концентрацией исследуемого элемента, совпадающего с концентрацией этого же элемента для какой-либо третьей фазы. Чувствительность рентгеновских С Ка- и Si £2,з-спектров углерода и кремния к химическому состоянию материалов позволило применить метод ультрамягкой рентгеновской спектроскопии с варьированием энергии возбуждающих электронов для фазового анализа ряда представленных в настоящей работе интерфейсных, мультислоевых и других неоднофазных структур на основе кремния и углерода.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Шамин, Сергей Николаевич, Екатеринбург

1. Al. Kurmaev E.Z. and Shamin S.N. X-ray emission spectra of diamond films // Surface and Coating Technology. 1991. - V. 47. - P. 628-630.

2. A2. Kurmaev E.Z., Fedorenko V.V., Shamin S.N., Postnikov A.V., Wiech G., and Kim Y. Small-spot X-ray emission spectroscopy and its application for study of electronic structure and chemical bonding in solids // Phys. Scr. -1992. V. 41. -P. 288-292.

3. A4. Kurmaev E.Z., Shamin S.N., Kim Y. Crystallization of CVD carbon films on Si Substrates // Materials Letters. 1994. - V. 19. - P. 123-125.

4. A5. Kurmaev E.Z., Shamin S.N., Galakhov V.R., Wiech G., Majkova E., Ludy S. Characterization of W/Si multilayers by ultrasoft X-ray emission spectroscopy //J. Mater. Res. 1995. - V. 10- No. 4. - P. 907-911.

5. А9. Shamin S.N., Galakhov V.R., Kaschieva S., Dmitriev S.N., Belov A.G. Soft X-ray emission spectroscopy of SiC>2 structures irradiated with high-energy electrons // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2003. - V. 14. - P. 809811.

6. All. Галахов В.Р., Шамин С.Н. Ультрамягкая рентгеновская спектроскопия с вариацией энергии возбуждающих электронов как метод анализа тонких пленок и границ раздела твердых тел // Изв. РАН. Сер. физич. 2009 - Т. 73 -№ 7. - С. 951-954.

7. Robertson J. Electronic structure of amorphous semiconductors 11 Adv. Phys., 1983. V. 32,- P. 361-452.

8. Robertson J. Amorphous carbon // Adv. Phys .- 1986. V. 35. - P. 317-374.

9. Galli G., Martin R. M., Car R., and Parrinello M. Structural and Electronic Properties of Amorphous Carbon // Phys. Rev. Lett 1989. - V. 62. - P. 555558.

10. Kelires P.C. Structural properties and energetics of amorphous forms of carbon // Phys. Rev. В .- 1993. V. 47. - P. 1829-1839.

11. Alben R., Weaire D., Smith J. E., and Brodsky M. H. Vibrational properties of amorphous Si and Ge // Phys. Rev. В 1975. - V. 11. - P. 2271-2296.

12. Гоулдстейн Дж., Ньюбери Д., Эчлин П., Фиори Ч., Лифшин Э. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Книга 2 // Москва: "Мир". 1984. - 348 с.

13. Shulakov A. S. Application of ultra-soft X-ray emission spectroscopy for solid surfaces studies // Cryst. Res. Technol. 1988.- V. 23. - P. 835-838.

14. Шулаков A.C., Степанов А.П. Глубина генерации ультрамягкого рентгеновского излучения в ЭЮг // Поверхность. Физика, химия, механика. 1988.-№ 1. - С. 146-148.

15. Шулаков А.С. Ультрамягкая рентгеновская эмиссионная спектроскопия с варьированием энергии возбуждения. Автореф. дис. . доктора физ.-мат. наук. JL: ЛГУ. 1989.

16. Shulakov A. S. Surface oxidation of dilute AlMgSi alloys //J. Electron Spectr. Relat. Phen. 1993.- V. 62. - P. 351-358.

17. Шулаков А. С., Брайко А.П., Филатова E.O. Тезисы национальной конференции "Применение рентгеновского, синхротронного излучения, нейтронов и электронов для изучения материалов". 25-29 мая 1997 г., Дубна. С. 514.

18. Шулаков А. С., Брайко А.П. Рентгеноспектральное исследование деградации межфазовой границы Au/Si на воздухе // ФТТ. 1997. - Т. 39. № 11. - С. 2101-2105.

19. Шулаков А. С., Брайко А.П., Мороз Н.В., Фомичев В.А. Эффективность генерации рентгеновского Si Z/2,3 излучения электронным ударом в системе Si02/Si // ФТТ. 1998. - Т. 40. № 10. - С. 1932-1936.

20. Шулаков А. С., Букин Б.В. Зданчук Е.В., Тверьянович С.Ю. Рентгеновская эмиссионная спектроскопия твердых тел с разрешением по глубине: исследование нанослоев a-Si/Al/c-Si // Изв. РАН. Серия физич. 2008. - Т. 72. № 4. - С. 465-469.

21. Шулаков А.С., Тверьянович С.Ю., Цигулин О.В. Глубина формирования рентгеновских характеристических полос излучения в твердотельных мишенях // Физика твердого тела. 2010. - Т. 52. - Вып. 9. - С. 1824-1827.

22. Домашевская Э.П., Юраков Ю.А., Угай Я.А., Терехов В.А., Твердохлебо-ва Л.Я., Руденев В.В. Рентгеноспектральное исследование природы твердо. фазного взаимодействия между металлом и окислом кремния в структуре

23. Cr-Si02-Si // Изв. АН СССР. Сер. физич. 1976. - № 11.- С. 2431-2433.

24. Домашевская Э.П., Юраков Ю.А., Кашкаров В.M. Твердофазное взаимодействие в тонкопленочной структуре Pt-Si(lll) по данным ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии и рентгеновской дифракции // Перспективные материалы. 1997. - №3. - С. 35-40.

25. Burghard W., Umeno M., Wiech G., Zahorowski W. X-ray spectroscopic study of carbon fibres and graphitic carbon //J. Phys.: Solid State Phys. 1983. - V. 16. - N. 21. - P. 4243-4258.

26. Bonnelle C. Contribution a l'etude des métaux de transition du premier groupe, du cuivre et de leurs oxydes par spectroscopie X dars le domaine de 13'à 22 А// Ann. Physique. 1966. - V. 1. - p. 439-481.

27. Nakamura H., Iwami M., Hirai M., Kusaka M., Akao F.,Watabe H.Valence-band electronic structure of NiSi2 and CoSi2: Evidence of the Si s electronic state at the Fermi edge // Phys. Rev. B. 1990. - V. 41. - P. 12092-12095.

28. Kurmaev E.Z., Galakhov V.R., Shamin S. N. Studies of solid interfaces using soft X-ray emission spectroscopy // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 1998. - V. 23. - P. 65-203.

29. Kirkpatrick P., Hare D.G. Depth distribution of origin characteristic X-rays from thick targets // Phys. Rev. 1934. - V. 46. - P. 831-836.

30. Рид С. Электронно-зондовый микроанализ // М., Мир. 1979. - 423 С.

31. Ни Y. and Pan Y. Method for the calculation of the chemical composition of a thin film by Monte Carlo simulation and electron probe microanalysis // X-Ray Spectrom. 2001. - V. 30. - P. 110-115.

32. Drouin D., Joly D., Tastet X, Aimez V., Gauvin R. CASINO V2.42 A. Fast and easy-to-use modeling tool for scanning electron microscopy and microanalysis users // Scanning. - 2007. - V. 29. - 92-101.

33. Gastaing R., Descamps J. Sur les bases physiques de l'analyse ponctuelle par spectrograhie X // J. Phys. Rad. 1955. - V. 16. - P. 304.

34. PhilibertJ. : Proc. 3rd Int. Conf, on X-ray Optics and Microanalysis (eds. H. H. Pattee, V. E. Coslett and A. Engstrom), New York: Academic. 1963.- P. 379.

35. Bishop H. E. The prospects for an improved absorption correction in electron probe microanalysis // J. Phys. D: Appl. Phys. -1974. V. 7. - P. 2009-2020.

36. Love G., Cox M. G. C., and Scott V. D.: A simple Monte Carlo method for simulating electron-solid interactions and its application to electron probe microanalysis // J. Phys. D: Appl. Phys. 1977. - V. 10.- P. 7-23.

37. Brown J. D., Parobek L. X-ray production as a function of depth for low electron energies // X-ray Spectrom. 1976 -V. 5. - P. 36-40.

38. Duncumb P. and Melford D. A. Proc. 4th Int. Conf. on X-ray Optics and Microanalysis (eds. R. Castaing, J. Descamps and J. Philibert), Paris: Herman.- 1966. P. 240.

39. Packwood R. H., . Brown J. D. A Gaussian expression to describe <p(pz) curves for quantitative electron probe microanalysis // X-Ray Spectrom. 1981. - V. 10.- P. 138-146.

40. Brown J. D. and Packwood R. H. Quantitative electron probe microanalysis using Gaussian (p(pz) curves // X-ray Spectrom. 1982. - V. 11. - P. 187- 193.

41. Crisp R. S. On the evaluation of absorption data from soft X-ray self-absorption measurements // J. Phys. F: Met. Phys. 1983. - V. 13. - P. 1325-1332.

42. Feldman S. F. Range of 1-10 keV electrons in solids // Phys. Rev. 1960. - V. 117. - P. 455-459.

43. Галахов В. P. Рентгеновская спектроскопия соединений переходных металлов и гетерогенных образований на их основе/ Диссертация . доктора физ.-мат. наук. Институт физики металлов УрО РАН. Екатеринбург.- 2001. -322 с.

44. Мельниченко В.М., Сладков A.M., Никулин Ю.Н. Строение полимерного углерода // Успехи химии 1982. - Т. 51- Вып.5. - С. 736-763.

45. Бакуль В.Н., Гинзбург Б.И., Мишнаевский Л.Л., Сагарда А.А., Чеповецкий И.Х. Синтетические алмазы в машиностроении // Наукова думка. Киев. -1976. -352 с.

46. Шулепов С.В. Физика углеграфитовых материалов // М.: Металургия. -1972. 254 с.

47. Фиалков А.С. Углеграфитовые материалы М.Энергия. 1979. - 319 с.

48. Курдюмов А.В., Пилянкевич А.Н. Фазовые превращения в углероде и нитриде бора Киев "Наукова думка". 1979. - 188 с.

49. Уббелоде А.Р., Лыоис Ф.А. Графит и его кристаллические соединения // М. Мир. 1965. - 256 с.

50. Вяткин G.E., Деев А.Н., Нагорный В.Г., Островский B.C., Сигарев А.С., Соккер Г.А. Ядерный графит // Атомиздат. 1967. - 297 с.

51. Jenkins G.M., Kawamura К. Structure of Glassy Carbon // Nature. 1971. - V. 231. - no. 4. - P. 175-176.

52. Никеров M.B., Бочвар Д.А., Станкевич И.В К вопросу об аллотропных модификациях углерода // Ж.С.Х.- 1982 г.- Т. 23 Вып. 1. - С. 177-179.

53. Никеров М.В., Бочвар Д.А., Станкевич И.В. Исследование электронного строения кисталлических модификаций углерода методами МО Л К АО. Электронный спектр кристалической модификации углерода С1(41) // Ж.С.Х. 1982. - Т. 23. - Вып.1.- С. 13-19.

54. Бассани Ф., Пастори Паравичини Дж. Электронные состояния и оптические переходы в твердых телах // М. Наука. 1982. - 391 с.

55. Salehpour M.R., Satpathy S. Comparison of electron Bands of hexagonal and cubic diamond // Phys. Rev. B. 1990. - V. 41. -no. 5. - P. 3048-3052.

56. Samuelson L., Batra I.P., Roetti C. A Comparission of Electronic Properties of Various Modifications of Graphite. // Solid. State. Commun. 1980. - V. 33. -№ 7. - P. 817-820.

57. Байтингер E.M. Электронная структура конденсированного углерода. Свердловск. Издательство Уральского университета. 1988. - 152 с.

58. Гельд П.В., Сидоренко Ф.А. Силициды переходных металлов четвертого периода. М.: Металлургия. 1971. - 581 с.

59. Майзель А., Леонхард Г., Сарган Р. Рентгеновские спектры и химическая связь. Киев: "Наукова Думка". 1981. - 419 с.

60. Жураковский Е.А., Францевич И.Н. Рентгеновские спектры и электронная структура силицидов и германидов. Киев: "Наукова Думка". 1981. - 319 с.

61. Wiech G., Feldhutter Н.-О. Simunek A. Electronic structure of amorphous SiOx:H alloy films studied by ay emission spectroscopy: Si K, Si L, and О К emission bands // Phys. Rev. B. 1993. - V. 47. - P. 6981-6989.

62. Блохин M.A. Монастырский Л.М. Швейцер И.Г. Ультрадлинноволновые рентгеновские спектры кремния в силицидах титана, кобальта и никеля // ФММ. 1974. - Т. 37. - вып. 3. - С. 640-642.

63. Терехов В.А., Медведев Н.М., Тростянский С.Н., Домашевская Э.П. Плотность электронных состояний в поверхностных слоях кремния, имплантированного сурьмой, при термическом и оптическом отжигах // Поверхность. -1987. № 10. - С. 150-153.

64. Терехов В.А.,Домашевская Э.П. Локальные состояния в кристалличечких и амофных полупроводниках по данным ультрамягкой рентгеновской спектроскопии // Изв. АН СССР сер. физ. 1985. - Т. 49. - № 8. - С. 1531-1534.

65. Terekhov V.A. Investigations of Local States in Superconductors by USXES // Surfase investigation. 1998. - V. 13. - P. 579-586.

66. Brillson L.J. The structure and properties of metal-semiconductor interfaces // Surf. Sci. Rep. 1982 - V. 2. - P. 123-326.

67. Rubloff G.W. Microscopic properties and behavior of silicide interfaces // Surf. Sci. 1983 - V. 132. - P. 268-314.

68. Calandra C., Bisi O., Ottaviani G. Electronic properties on silicon-transition metal interface compounds // Surf. Sci. Rep. 1985 - V. 4. - P. 271-364.

69. Rossi G. d and / metal interface formation on silicon // Surf. Sci. Rep. 1987 -V. 7. - P. 1-101.

70. Weijs P. J. W., van Leuken H., de Groot R. A., Fuggle J. C., Reiter S., Wiech G., Buschow К. H. J. X-ray-emission studies of chemical bonding in transition-metal silicides // Phys. Rev. B. 1991. - V. 44. - P. 8195-8203.

71. Weijs P. J. W. Metal silicon interactions. The electronic structure of transition metal silicides as a basis for metal silicon interface studies // Ph. D. Thesis, University of Nijmegen, The Netherlands. 1991. — 125 p.

72. Лукирский А.П., Румш M.A., Смирнов Л.А. Рентгеновский монохроматор для ультрамягкого излучения с регистрацией абсолютного количества квантов // Оптика и спектр. 1960. - Т. 9 - Вып. 4.- С. 505-510.

73. Зимкина Т.М., Фомичев В.А. Ультрамягкая рентгеновская спектроскопия // Ленинград: Изд. ЛГУ. 1971. - 132 С.

74. Bearden J.A. X-Ray Wavelengths // Rev. Modern Phys. 1967. - V. 39. - P. 78-124.

75. Kozlenkov A.I., and Belov Yu.I. Electron microprobe determination of beryllium with use of diffraction grating monochromator // Microchimica Acta. 1982. -V. 78. - P. 159-167.

76. Kurmaev E.Z., Fedorenko V.V., Shamin S.N., Postnikov A.V., Wiech G.,and Kim Y. Small-spot X-ray emission spectroscopy and its application for study of electronic structure and chemical bonding in solids // Phys. Scr. 1992. - V. 41. P. 288-292.

77. Жураковский E.A., Зауличный Я.В. Квантовый выход рентгеновского фотоэффекта в области К-края поглощения углерода и К спектры эмиссии углерода в графите, лосдейлите и алмазе // ФТТ. -1985. Т. 27. - С. 3452.

78. Гусева М.Б. Бабаев В.Г. Никифорова Н.Н Савченко Н.Ф. Анализ и обработка картин электронной дифракции аморфного углерода // Поверхность (физика, химия, механика). 1984. - № 2. - С. 61-70.

79. Kuroda.H. Akamatu. Н. Studies on the graphitization II. Sub-structure and crystallite growth of carbon black // Bull. Chem. Soc. Japan. 1959. - V. 32. -no. 2. - P. 142-149.

80. Kurmaev E.Z., Shamin S.N., Kolobova K.M., and Shulepov S.V. X-ray emission spectra of carbon materials // Carbon. 1985. - V. 24 - No 3. - P. 249-253.

81. Beyreuther Chr., Hierl. R., Wiech. G. Zur Electronenstruktur von Graphit und Bornitrid // Berichte der Bunsen-Gesellschaft fur physikalische Chemie. 1975. - Bd. 79. - № 11. - P. 1081-1085.

82. Николаенко В.А., Гордеев В.Г., Банеева М.И. Расширение и сжатие алмаза под воздействием облучения и отжига при разных давлениях // Сверхтвердые материалы. 1983. - № 3. - С. 15-19.

83. Карасов В. Ю., Шамин С. Н., Николаенко В. А., Курмаев Э. 3., Шулепов С. В. Изучение валентной зоны алмазов, облученных нейтронами, методом рентгеновской спектроскопии // ФТТ. 1984. - Т. 26. - Вып. 9. - С. 28732874.

84. Е. Z. Kurmaev, S. N. Shamin. X-ray emission spectra of diamond films // Surface and Coatings Technology. 1991. - V. 47. - P. 628-630.

85. Wipply P.V. Electron spin resonance in neutron-irradiated diamond // Canad. J. Phys. 1972. - V. 50. - P. 803-812.

86. Буйлов Л.Л., Алексеенко А.Е., Ботеев А.А., Спицын Б.В. Некоторые закономерности роста слоев алмаза из активируемой газовой фазы // ДАН СССР.- 1986. Т. 287. - № 4. С. 888-891.

87. Kurmaev E.Z., Shamin S.N., Kim Y. Crystalization of CVD carbon films on Si substrates // Materials Letters, 1994. V. 19. P. 123-125.

88. Robertson J., O'Reilly E.P. Electronic and atomic structure of amorhous carbon // Phys. Rev. В. V. 35. - No 6. - P. 2946-2957.

89. Тананаев И.В., Федоров В.Б., Попов В.Т., Моисеев Ю.А. Образование мета-стабильного дисперсного углеродного продукта в процессе пиролиза углеводородов // ДАН СССР. 1986. - Т. 287. - № 4. - С. 888.

90. Kurmaev E.Z., Moewes A., Winarski R.P., Shamin S.N., Ederer D.L., Feng J.L., .Turner S.S. Characterization of CNX films by X-ray emission measurements //

91. Thin Solid Films. 2002.- V. 402. - P. 60-64.

92. Liu A. Y., CohenM. I. Prediction of New Low Compressibility Solids / / Science-1989.- V. 245.- 841-843.

93. Kleinsorge B. , Ferrari A. C., Robertson, W. Milne I., WaidmannS., Hearne S. Bonding regimes of nitrogen in amorphous carbon // Diamond Relat. Mater. -2000. V. 9. - P. 643-648.

94. Hellgren N., Johansson M.P., Broitman E., Sandstrom P., Hultman L., Sundgren J.E. Role of nitrogen in the formation of hard and elastic CNX thin films by reactive magnetron sputtering // Phys. Rev. B. 1999. - V. 59. - P. 5162-5169.

95. Marton D., Boyd K. J., Al-Bayati A. H., Todorov S.S., Rabalais J.W. Carbon nitride deposited using energetic species: A two-phase system // Phys. Rev. Lett.- 1994. V. 73. - P. 118-121.

96. Merel P., Tobal M., Chaker M. Phase segregation in pulsed laser deposited carbon nitride thin films // Diamond Relat. Mater. 2003. - V. 12. - P. 1075-1078.

97. Prawer S., Nugent K. W., Lifshitz Y., Lempert G. D., Grossman E., Kulik J., AvigalL, KalishR. Systematic variation of the Raman spectra of DLC films as a function of sp2 : sp3 composition // Diamond Relat. Mater. 1996. - V. 5. - P. 433-438.

98. Ferrari С., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Phys. Rev. B. 2000. - V. 61. - P. 14095-14107.

99. Ferrari C., Robertson J. Resonant Raman spectroscopy of disordered, amorphous, and diamondlike carbon // Phys. Rev. B. 2001. - V. 64. - P. 075414-07526 .

100. Ferrari C. Determination of bonding in diamond-like carbon by Raman spectroscopy // Diamond Relat. Mater. 2002. - V. 11. - P. 1053-1061.

101. Polo M. C., Andujar J. L., Hart A., Robertson J., Milne W. I. Preparation of tetrahedral amorphous carbon films by filtered cathodic vacuum arc deposition // Diamond Relat. Mater. 2000. - V. 9. - P. 663-667.

102. Ferrari A. C., Rodil S. E., Robertson J. Interpretation of infrared and Raman spectra of amorphous carbon nitrides // Phys. Rev. B. 2003. - V. 67. P. 155306155325.

103. Izumi H., Kaneyoshi Т., Ishihara Т., Yoshioka H., Matsui H., Motoyama M., Muramatsu Y. X-ray emission and absorption spectra of carbon nitride films prepared by laser ablation // X-Ray Spectrometry. 1999. V. 28. - P. 509-514.

104. Hellgren H., Guo J., Sathe C., Agui A., Nordgren J., Luo Y., Agren H., Sundrgren J.-E. Nitrogen bonding structure in carbon nitride thin films studied by soft X-ray spectroscopy // Appl. Phys. Lett. 2001. - V. 79. - P. 4348-4350.

105. Галахов В.Р., Шамин С.Н. "Ультрамягкая рентгеновская спектроскопия с вариацией энергии возбуждающих электронов как метод анализа тонких пленок и границ раздела твердых тел // Изв. РАН. Сер. физич. 2009. - Т. 73- № 7. С. 951-954.

106. Zahorowski W., Simflnek A., Wiech G., Soldner К., Knauf R., and Saemann-Ischenko G. Bond in amorphous Nb^-rSi^ studied by X-ray emission and X-ray photoelectron spectroscopy // Journal de Physique. 1987. - V. 48. - N. 12. -P. C91025-C91028.

107. Simünek A., Wiech G. Analisis of local structure in SiN^H alloy films in terms of X-ray emission spectroscopy // J. Non-Cryst. Sol. 1993. - V.164-166. - P. 1077-1080.

108. Wiech G., Langer H., Lepa U., Simünek A. Si K-, Si L-and С K-emission bands and electronic structure of amorphous Sii-^C—x alloys //J. Non-Cryst. Sol. -1993. V.164-166. - P. 1023-1026.

109. Поут Дж., Ту К., Мейер Дж. Тонкие пленки Взаимная дифузия и реакции // М.: Мир. 1982. 576 с.

110. Любов Б.Я. Диффузионные процессы в неоднородных твердых средах // М.: Наука. 1981. - 295 с.

111. Pettifor D. G., Podloucky R. The structures of binary compounds: II. Theory of the pd-bonded AB compounds // J . Phys. C: Solid State Phys. 1986. - V. 19.- P. 315-330.

112. Simünek A., Polcik M., Wiech G. Si K, Si L, and Cr К X-ray valence-band studies of bonding in chromium silicides: Experiment and theory // Phys. Rev. B. 1995.- V. 52. P. 11865-11871.

113. Jia. J. J., Callcott T. A., Asfaw A., Carlisle J. A., Terminello L. J., Ederer D. L., Himpsel F. J., Perera R. С. C. Occupied electronic states of CaSi2 and CaSi: Soft-X-ray-fluorescence spectroscopy // Phys. Rev. B. 1995. - V. 52. - P. 49044909.

114. Speier W., Kumar L., Sarma D. D., de Groot R. A., Fuggle J. C. The electronic structure of 4d and 5d silicides // J. Phys.: Condens. Matter. 1989. - V. 1. -P. 9117-9129.

115. Дидык В.В., Захаров А.И., Кривицкий В.П., Нармонев А.Г., Сенкевич А., Юпко JI.M. Рентгеновские фотоэлектронные спектры силицидов рутения, родия и палладия // Изв. АН СССР. Сер. физич. 1982. - Т. 46. - С. 802806.

116. Grunthaner P. J., Grunthaner F. J., Madhukar A. Chemical bonding and charge redistribution: Valence band and core level correlations for the Ni/Si, Pd/Si, and Pt/Si systems // J. Vac. Sci. TechnoL 1982. - V. 20. - P. 680-683.

117. Wittmer M., Oelhafen P., Tu K. N. Electronic structure of iridium silicides // Phys. Rev. B. 1986. - V. 33. - P. 5391-5400.

118. Yeh J. J., Lindau I. Atomic subshell photoionization cross sections and asymmetry parameters: 1 < Z < 103 // Atomic Data and Nucl. Data Tables. -1985. V. 32. - P. 1-155.

119. Geller S. and Wood E.A. The crystal structure of rhodium silicide, RhSi // Acta Cryst. 1954. - V. 7. - P. 441-443.

120. Phisterer H. and Schubert K. Neue Phasen von MnP(B31) Тур // Z. Metallkunde. 1950. - B. 41. - S. 358-356.

121. Weaver J. H., Franciosi A., Moruzzi V. L. Bonding in metal disilicides CaSi2 through NiSi2: Experiment and theory // Phys. Rev. B. 1984. - V. 29. - P. 3293-3302.

122. Pettifor D., Podloucky R. The structures of binary compounds. II. Theory of the pd-bonded AB compounds // J. Phys. C: Solid State Phys. 1986. - V. 19. - P. 315-330.

123. Engstrom I.,Lindsten T.,Zdansky T. The Crystal Structure of the Iridium Silicide Ir3Si5 // Acta Chem. Scand. A. 1987. - V. 41. - P. 237-242.

124. Nakamura H., Hirai M., Kusaka M., Ivami M. and Watabe H. Soft X-ray spectroscopic analysis of Ni-silicides //J. Phys. Soc. Jpn. -1992- V. 61. P. 616-620.

125. Castaing R. Electron probe microanalysis. // Adv. Electron. Electron Phys. -1960. V. 13. P. 317-386.

126. Д.А. Зацепин, E.C. Яненкова, Э.З. Курмаев, B.M. Черкашенко, С.Н. Ша-мин, С.О. Чолах. Эффект больших доз в рентгеновских эмиссионных спектрах кремния, имплантированного ионами железа // Физика твёрдого тела. 2006. - Т. 48. - С. 204-209.

127. Galakhov V.R., Kurmaev E.Z., Shamin S.N., Elokhina L.V., Yarmoshenko Yu.M., Bukharaev A.A. Analysis of the depth profile of Fe-Si buried layers in Fe+-implanted Si wafer by soft X-ray emission spectroscopy // Appl. Surf. Sci. -1993. V. 72. - P. 73-77.

128. Kurmaev E.Z., Shamin S.N., Galakhov V.R., Wiech G., Majkova E., Luby S. Characterization of W/Si multilayers by ultrasoft X-ray emission spectroscopy // J. Mater.Res. 1995. - V. 10. - N. 4. - P. 907-911.

129. Wiech G. and Zopf. E. In: Band structure spectroscopy of metals and alloys, Fabian D.J and Watson L.M. Eds., Academic Press, London. 1973. - P. 173190.

130. Kurmaev E.Z. and Wiech G., X-ray emission spectra and electronic structure of amorphous silicon // J. Non-Cryst. Solids. 1985. - V. 70. - P. 187-198.

131. Brunei M., Enzo S., Jergel M., Luby S., Majkova E., Vavra I. Structural characterization and thermal stability of W/Si multilayers // J. Mater.Res. -1993. V. 8. - P. 2600-2607.

132. Shamin S.N., Galakhov V.R., Kaschieva S., Dmitriev S. N. Belov A. G. Soft X-ray emission spectroscopy of Si02/Si structures irradiated with high-energyelectrons // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2003. -V. 14. - P. 809-811.

133. Edelberg E., Bergh S., Naone R., Hall M., Aydil E. S., Luminescence from plasma deposited silicon film // J. Appl. Phys. 1997. - V. 81. - P. 2410-2417.

134. Hausner R. M., Jensen N., Bergman R. В., Rau U., Werner J. H. Heterojunctions for polycrystalline silicon solar cells // Sol. St. Phenomena. 1999. - V. 67-68. -P. 571-576.

135. Collins R. W., Yacobi B. G., Jones К. M., Tsuo Y. S. Structural studies of hydrogen-bombarded silicon using ellipsometry and transmission electron microscopy // J. Vac. Sci. Technol. -1986. A4. - P. 153-158.

136. Antonova I. V., Popov V. P., Gutakovsky A. K., Zhuravlev K. S., Spesivtsev E. V., Morosov I. I. Physics, Chemistry and Application of Nanostructures, ed. V.S. Borisenko, Wold Scientific. 1999. P. 55.