Электронный транспорт и стоячие рентгеновский волны в крсталлах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РГБ

* 3 1ШН В35

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

УДК.548.732 на правах рукописи

ИГАШУЛОВ ЗАФАР АБДУЖАББАРОВИЧ

ЭЛЕКТРОННЫМ ТРАНСПОРТ И СТОЯЧИЕ РЕНТГЕНОВСКИЕ ВОЛНЫ В КРИСТАЛЛАХ

Специальность 01.04.07 - Физика»твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-матемач ичесгах наук

Ташкент 1995

Работа выполнена в Джизакском Политехническом Институте

Научные руководители:

доктор физико математических наук,

профессор кандидат физико-математических наук С.КС

Официальные оппоненты;

доктор физико-математических наук,

профессор доктор физико-математических наук, профессор

У.Ю.Юлдапев Э.Х.Мухамеджанов

О.З.Зайнабиддинов В.Т.Эм'

Ведущая организация: Российский Научный центр им.И.В.Курчатова РАН

Зацит'а состоится " в " ШЛСМЛ 1995 г#

в Д ~ часов на заседании Специализированного совета D015.15.21 в Институте ядерной физики по адресу: 702132, г.Тапкент, п.г.т Улугбек тел:64-15-52

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института ядерной физики АН РУз.

Автореферат разослан " G " ¡ЛМХ&. 1995г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь Специализированного совета // Д 015.15.21 д.ф.м.н, прсф.//^

Е.И.Нематов

ОКЦАЯ ХЛ РАН'ГЕ! 'ИСТИКА РАБОТЫ .А|с!$ал1ноозь.тош;. Бурное развитие микроэлектроники ь последнее время требует разработки ношх и развитие существующих методов изучения поверхности кристаллов. Современные микро-олектрслшне приборы Армируются в тонком приповерхностном слое кристалла толщиной до 100 им, и естественно,* что получение информации о структурном совершенстве таких слоев является очень важной я актуальной задачей. >

среда методов диагностики структурного совершенства припо-вирхностшх слоев кристаллов одно из видных мест занимает метод стоячих рентгеновских волн (СРВ), основанный на регистрации выхода вторичных излучений, которые возникают в кристалле при поглощения рентгеновских лучей (РЛ) в условиях динамической дифракции

Последумцей развитие метода ИВ связано с энергетическим анализом фотоэлектронов, поскольку энергия выхода фотоэлектронов напрямую зависит от глубины его рождения и эта связь открывает новые возмомюсти для послойного анализа структурного совершенства приповерхностных слоев кристаллов I. Однако для проведения количественного послойного анализа нужно знать вклады приповерхностных слоев, лежащих на разных глубинах, в информацию о структуре, которую получают из фотоэмиссионннх М£СШ}ШбнтоБ. Згу информацию содержат ь себе функции вероятности выхода фотоэлектронов с различный глубин Р(а,Е), (где г-коордпната рождения фотоэлектрона в кристалле, Е-энергия электрона над поверхностью). Кроме того, необходимо учитывать и другие факторы, влияющие на ьпд Одним из таких факто-

ров является поляризация рентгеновских лучей.

Почти во всех исследованиях до сих пор полагалось, что поляризуемость падающего рентгеновского излучения не влияет на процессфлтозмиссии, и направление вылета фотоэлектронов распределено изотропно. Однако при количественном анализе в методе СРВ, когда изучаются тонкие приповерхностны!1 . слои (до

о » / 4

* 1000А), неучет поляризационного эффекта может в значительной степени исказить интерпретацию экспериментальных результатов.

Одной из основных задач является извлечение из эксперимои-галичгс данных , полученных в методе СРВ, конкретной информации оо иокгдг.нких структуры вблизи н-.ь.грхйосга кристалла, Си л,р :( пол , ! частности, Представляется I 1Г.М'Ш1М;ТЬ ксмСг.пиро-

вания данных метода- СРВ с результатами других рентгенодифрак-ционшх методик, для получения исчерпывающей информации о нарушениях, в кристалле.

Шль_Е§боты. Основной целью работы являлось исследование электронного транспорта и определение вероятности выхода рентгеновских фотоэлектронов различных, энергий в кристаллах, изучение влияния поляризации рентгеновского излучения на глубину формирования фотоэффекта в кристаллах,исследование.структурных искажений в ионноимплантировэншх слоях кристаллов фосфида индия.

Ш>УЗН§я_ндвизна. В работе впервые определены функции вероятности выхода фотоэлектронов Р(й,Е) различных энергий для кристалла германия и рассмотрено влияние нарушенного поверхностного слоя на результаты восстановления функции вероятности выхода фотоэлектронов.

. Впервые исследовано влияние поляризации рентгеновских лучей на глубину выхода фотоэлектронов в кристалле.

Впервые результаты измерений фотоэмиссии в методе СРВ использованы для решетя проблемы неоднозначности профилей искажений , получаемых методом дифракции рентгеновских лучей высокого разрешения (ДВР).

Создана автоматизированная система накопления данных на базе персональной ЭВМ.

Практическая_ценностьл Полученные данные о Р(й,Е) и учет поляризационного эффекта могуть быть использованы для количественного послойного анализа структурных нарушений приповерхностной области кристаллов в методе СРВ. .

Апробация_рез2льтатов_работа. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на семинарах лаборатории "Дифрактомет-рия кристаллических слоев" института кристаллографии РАИ, на научно-технической конференции молодых специалистов и ученых Джизакского политехнического института (Джизак, 1994г.). По теме диссертации было опубликовано 8 печатных работ.

Н?..зашиту_вшосятся :

1. Экспериментальное определение функции вероятности выхода фотоэлектронов различных энергий из кристалла германия.

2. Исследование влияния нарушенного поверхностного слоя кристаллов нэ функцию вероятности выхода фотоэлектронов.

3. Экспериментальное определение влияния поляризации рои:-

геновских лучей на глубину формирования фотоэффекта в кристаллах. * ■

4. Решение проблемы неоднозначности профилей искажений, получаемых методом дифракции рентгеновских лучей высокого разрешения (ДВР).

5. Автоматизированная система долговременного накопления

данных на базе персональной ЭВМ.

Структура и_объем работы. Диссертация состоит и? введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы из 118 наименования. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, включаыдего 40 рисунков и 3 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ^введении показана актуальность теш а научная новизна диссертационной работы, сформулированы цели и основные положения, выносимые на защиту. (

№рвая_глава носит обзорный характер. В ней излагаются основные положения теории динамической дифракции рентгеновских лучей и выхода вторичных излучений в совершенных кристаллах в Брэгговской и скользящей Лауэ геометриях. Особое внимание уделено выходу Фотоэлектронов, отмечено их преимущество по сравнению с другими видами вторичных излучений.

В хронологическом порядке, начиная.-с пионерских работ Ват-термана, демонстрируется развитие метода стоячих рентгеновских волн (СРВ). Показаны возможности метода СРВ в исследовании структурного совершенства тонких приповерхностных слоев кристаллов. обсуждаются перспективы послойного неразрушающего анализа в связи с появлением методов экспериментального определения вероятности выхода фотоэлектронов с различных глубин кристалла.

?о_ьтдрой_главе описывается экспериментальная-', установка, предназначенная для прецизионных измерений Kpifttjx*! ^ выхода вторичных излучений в условиях дифракции рентгеновских,.лучей, в состав которой входит автоматическая система динамического контроля углового положения кристалла, система долговременного накопления данных с использованием персональной ЭВМ.

В даыюй работе был предложен вариант системы накопления VlWpHax дштх на базе сесгеыЫ КАШ и ПЭВМ IBM PC. Для об-

щения ПЭВМ с крейтом КАШК служит специальный контроллер связи. В конце измерений в .памяти ПЭВМ формируется двумерный массив (27*28) данных по каналу вторичных излучений и одномерный массив данных (размер Z1), т.е. кривая рентгеновского отражения. Двумерный массив несет в себе полную информацию об энергодисперсионных' измерениях.. Угловые зависимости выхода фотоэлектронов необходимых энергий получаются простым интегрированием двумерного массива в выбранном энергетическом интервале.

Для контроля и стабилизации углового положения исследуемого кристалла в экспериментах была использована автоматическая система динамического контроля углового положения кристалла (СДКП), позволяющая накапливать информацию в течение многих часов путем многократного сканирования образца через отражающее ' положение и обеспечивающая при этом угловую стабильность не хуже 0.03"

В_2Р§Тьей_главе проведен детальный анализ электронного

транспорта и впервые восстановлены функции вероятности Р(2)

для электронов различных энергий, вылетающих из кристалла германия под действием рентгеновского излучения. Рассмотрено также влияние нарушенного поверхностного слоя на результаты восстановления функций P(z,E). Во второй части главы рассматривается вопрос о влиянии поляризации рентгеновских лучей на глубину формирования фотоэффекта ь кристаллах.

Как известно,форма фотоэмиссиошшх кривых ж<у) строго зависит от соотношения между длиной экспшкции Lex и глубиной выхода электронов L . В' настоящем эксперименте можно было менять выбором энергии электронов Е, а длину экстинкции Lex-

изменениьм угла падения Ф.

Если от монохроматора отршшк»ся рентгеновские лучи с о- и ■¡с-полярпзациями с отвоситшшш глггснсивностяш I , то экспериментально измеряемая кривая определяется формулой:'

<e(y)' = íIQxa(y)h J,I(,x;"4..y)]/a0+Iir) (i) Анализ экспериментальных результатов ь этом случае несколько усложняется, однако, если от г^пим к единице, то в. первом

1.0

0.8

0.6

0.4 Ч

0.2 -

0.0

.....Ф = 5.3

о о о о о Ф= 1 0.8° + ф=-20'

___а/

_ 14^/2

\

< . ч

о ю ИГ з'о -40 50 ^ (^й'1)

Рис, I. Фурье компонента Р(ы) функции вероятности выхода

фотоэлектронов с энергией Е=6.6-7.2 кэВ, полученная при различных углах, падения рентгеновских лучей Ф0. Линиями показаны аппроксимации Р(ш) выражениями (4.1 ) и ( 5. ).

приближении можно использовать усредненный поляризационный множитель: - ,

Как раз на основе приближения (2) был проведен дальнейший . анализ экспериментальных результатов.

Известно, что фурье-компоненту Р(и) можно выразить через экспериментально измеряемую функцию ге(у):

—I—

•40

Р(и)= 1 + (ж-1 )(,у^+1)/епу

(3)

= 2ГЛ1/Ьех;

т-де ш = 24 г+1/ -Ьех; еп= Х1П/';(10' Хцг,о~ мнимыв- части фурье-компоненты поляризуемости.

С помощью обратного преобразования можно найти и саму функцию вероятности выхода фотоэлектронов Р(г):

>(С)=-|-| Р(Ы)СОВ(ив)(1М 1 (4).

Для фурьв- анализа и определения Р(г) был выбран образец Ge, с отражающими плоскостями <!11>, параллельными к поверхности кристалла. В качестве монохроматора был использован • кристалл германия с асимметричным <220>-отражением и фактором асимметрии pm=sin ®Q/sin î>h=0.02, где Ф0 и углы падения и выхода, соответственно. Вертикальная расходимость падающего пучка (СиКа- излучение) составляла 5 угловых минут. Образец помещался внутрь универсального газопроточного пропорционального детектора

Для электронов фиксированного энергетического интервала кривые ге(в), полученные при различных углах падения Ф , существенно различаются по форме, однако функции Р(ш), полученные из разных кривых ае(6), должны совпадать, так как они являются фурье-компонентой одной и той же функции вероятности выхода P(z,E): Это обстоятельство наглядно демонстрируется на рис.1, . на котором для электронов энергетического интервала Е =6.6-7.2 кэв представлены F(и), полученные согласно (3), для трех различных углов падения Ф0. В данном 'эксперименте усредненный

поляризационный множитель 5=0.88.

Как показывает экспериментальный опыт, при разных углах падения Ф0 наилучшим о'бразом описываются различные области Р(ш). Это связано с двумя следующими обстоятельствами. При любых у параметр м >0 и 4nln=2/Ilex™ 2/фо' Из этого Факта следует, что угловые зависимости, полученные при больших Ф0, лучше описывает началъ7шй участок Р(ш), т.е при малых значениях и. Из рис.1 еидно, что данные, полученные при Ф=20° лучше описывают начальный участок F(u). Результаты, соответствующие углу падения Ф0=5.3°, наоборот, позволяют проследить ход F (и) до значительно больших значений и. Там, где данные перекрываются, для обеспечения наименьшей ошибки следует использовать информацию из разных кривых х(в). Поведение F(u>) вблизи нуля непосредственно из экспериментальной кривой фотоэмиссии определить дальзя, т.к. при малых у осуществляется деление на фактор y/îy^+l) и onitfKn в определении }'{«) сильно возрастает. В

действительности, в этом нет и необходимости.

При ие<:<1 функцию Р(ш) можно представить в следующем виде:

сэо

Р(ш)= [ Р(г) (1-и2а2/2) 0г= 1- и2<а2>/2 (4.1) о

то есть при малых и функция Р(ш) описывается простой параболой.

Для того, чтобы проследить поведение функций Р(ш) при больших значениях аргумента и, необходимо проводить измерения угловых зависимостей выхода фотоэлектронов в возможно более широком угловом интервале. Однако поведение Р(ш) при больших ш можно аппроксимировать довольно простым выражением. Из формулы (4), учитывая, что РИ= 0, можно получить:

Р(ш)^„г-Р'!0)/ыг (5)

где , ЯР(а и

Р {0)= - „_0

Соответствующая кривая показана пунктирной линией на рис.1. В общем виде разложение типа (5) может быть записано:

= 2 акш~2к №=1.2.3...)

где

а„=(-1 )к Р(2к~1'(О)

При конетриуровании Фурье-компонента функции вероятности выхода электронов из экспериментальных данных было обнаружено новое обстоятельство. Функция Р(ш) с ростом аргумента ш не уменьшалась до нуля, как предпологалось изначально, а стремилась к некоторой константе, величина которой зависел^ от энергии рассматриваемых фотоэлектронов. Причиной данк&га" обстоятельства, вероятнее всего, является наличие на Тюверхности исследуемого кристалла' тонкого нарушенного слоя (например, пленки естественного окисла), искажающего дифракционную картину вблизи поверхности!

20

£ £

-"""■"О

N

10

0

♦ -♦ * * Е= 1,5-4.6кэ8 .....Е= 4.9-6кэВ

«* * * # Е= 6—б.боВ

• • • • • Е=6.6-7.2кэВ о о о о о Е=7.2~7.8кэВ

.О* + ?

* «

* *

+ *

* *

°°оо

- г: 1

* 1

♦ ♦

о.'о 0.1 0.2 Ъ (икм)

Рис.2. Функции вероятности выхода фотоэлектронов различных

энергий из кристалла германия Предложенная методика позволяет экспериментально определять Р(г,Е) для конкретного измерительного комплекса (рис.2). Есте-ствешю, что имея из эксперимента двумерный массив данных, можно восстановить функции Р(г) для электронов любых энергий.

В продолжении главы рассматривается вопрос о влиянии поляризации рентгеновских лучей на глубину формирования фотоэффекта в кристаллах.

Как известно, процесс фотоэффекта в рентгеновском диапазоне энергий носит преимущественно дшюльный характер, что приводит к угловому распределению ьиОитых фотоэлектронов следующего вида :

3(К,оЬ А(ко)с-+в

(6)

к-направление вылета фотоэлектронов, о- вектор поляризации рентгеновского излучения, А и В- коэффициент, зависящие' от

исходного состояния электрона I излучения.

Угловое распределение (6) слл1-. ' п случае гюзо.увдения гфлщчг;

ятоми и энергии рентгеновского

н? >;т максимальной анизотропией П1 -симметричного в-состояния >.мши. 1фи • этом В-Д, и ь

направлении, перпендикулярном вектору поляризации о, генерация фотоэлектронов не происходит (для р-состояния в атоме коэффициент В^О).

Измерение энергетических спектров фотоэмиссии било проведено при двух'различных положениях, когда вектор поляризации рентгеновского излучения параллелен и перпендикулярен поверхности образца. Изменение геометрии эксперимента осуществлялось простым поворотом исследуемого кристалла Б1 на 90°. Коллимационные щели обеспечивали идентичность засветки поверхности образца в обоих случаях. Угол падения рентгеновского излучения составлял 1.5°.

Максимальное значение ПЭ получено для фотоэлектронов с минимальными потерями энергии и составило Риах=2.5.-

Для определения глубин выхода фотоэлектронов был проведен специальный дифракционный эксперимент по измерению угловых зависимостей фотозмиссии с использованием модельных обьектов-кристаллов с аморфным! пленками известной толщины на поверхности .

Если толщина аморфной пленки Ьат>Ье, то фотоэмиссионная кривая повторит форму кривой рентгеновского отражения:

^ам(Ле)=1+Рн(е)

Если Ьат<Ье,кривая выхода фотоэлектронов :

Л(Ав)=*ат(Ав)»ат+Л1<1(Л0)<1-*ап1)-ц(Ав)*1а(де)«>, (Т)

где <г>-средняя глубина выхода фотоэлектронов из идеальной части кристалла;

Доля электронов,вышедших из аморфного слоя:

Ьш , , ■

,№ат=(|/А^1 ехр ^о^То1^2)

А-нормировочный множитель, ¡.^-коэффициент поглощения,7=з1пФ0. Подгонку расчетной кривой под экспериментальные данные можно производить путем вариации параметров- и <г>. Определив таким образом "вес" аморфной части кристалла ГС^ и зная толгзоту

Рис.3. Угловые зависимости выхода фотоэлектронов с минимальными потерями энергии из кристаллов кремния с аморфными пленками толщиной Ь^-О.ОЛ шКш (кружочки) и 1^=0.12 тйш (точки), полученные в условиях симметричной (223) Ерегг-Лауэ дифракции (линиями показаны расчеты по формуле ( 7 )).

в~6е{угп. сек.)

Рис.4. Угловые зависимости выхода фотоэлектронов с минимальными потерями энергии из кристаллов кремния с аморфными пленками толщиной 1^=0.04 ткш (кружочки) и 1^=0.12 лШ (точки), полученные в условиях симметричной (333)" Брегг-дифракции (линиями показаны расчеты по формуле (?.)).

пленки из формулы (8) можно извлечь информацию о функции Р(й).

В случае Брэгговской дифракции (а_1_п) использовалось симметричное (333)- отражение и вектор поляризации о составлял с поверхностью малый угол ср. Медное СиКа-излучение рентгеновской трубки коллимировалось с помощь» асимметричного (р=0.1), выполнявшего одновременно роль и монохроматора и поляризатора (2ев=90°).

Симметричная Брэгг-Лауэ дифракция была реализована на плоскостях <224>, почти перпендикулярных поверхности образца (<р=3.6°). Для коллимации и поляризации пучка использовалось асимметричное <224>- отражение от кристалла кремния ((ЗЭЗ.1).

На рис. 3, 4 представлены угловые зависимости выхода фотоэлектронов, полученные от обоих образцов в двух указанных геометриях дифракции. Видно, что изменение толщины аморфной пленки приводит к значительному изменению Форш фотоэмиссионных кривых.

В первом приближении функцию вероятности выхода фотоэлектронов можно описать экспоненциальной функцией:

?<г)= ехр (-2/Ь) (9)

Из формулы (8) легко можно вывести (без учета поглощения на глубине выхода фотоэлектронов:

ьат

ь =--(10)

Значения 0.089 ткт, Ь(|= 0.112 ткт при 1^= 0.04 ткт и 1^= 0.086 ткт, Ъц= 0.114 ткт при 1^= 0.12 ткт

близки по значению, что также подтверждает правильность предположения (9).

Таким образом, полученные данные показывают, что средняя глубина выхода регистрируемых пропорциональным счетчиком фотоэлектронов с минимальными потерями энергии на 20% меньше при ориентации вектора поляризации aj.ru чем в случае, когда о II п.

При использовании детекторов с высоким энергетическим и пространственным разреиением влияние поляризации рентгеновских лучей на глубину выхода фотоэлектронов возрастет. В этом случае необходимо учитывать поляризационный фактор при получении количественной информации в методе СРВ.

2§™еЕтая_х\пава посвящена , использованию результатов измерений фотоэмиссии в методе СРВ для решения проблемы неоднозначности профилей искажений, получаемых методом дифракции рентгеновских лучей высокого разрешения (ДВР). Дифракционные измерения были выполнены с помощью трихкристалиюго спектрометра с использованием СиКа - излучения и <400> отражения от всех кристаллов. Совершенные кристаллы Се <4 ось были использованы и как монохроматор и рак угловой анализатор. Кривые отражения были измерены в угловом интервале от -700 до 700 угл.сек. Опыты СГ'В были выполнены на обычном дифрактометре ! в двухкристалыюй схеме (гц- п). Излучение коллимировзлось посредством сишетричного <.400; отражения от идеального 31 кристалла- шнохроматора. Требуемый диапазон энергии был выбран с помощью амплитудного дискриминатора. Используемая энергетическая зона содержала главным образом 1пМ фотоэлектроны с малыми потерями энергии.

Образцами служили пять 1пР <Ю0> кристаллов, имплантированными ионами Ре1" при комнатной температуре. Энергия иона была сохранена фиксированной (200 кэв), в то время как доза имплантации менялось. Два образца были отожжены при температуре Т = 650° в кварцевом реакторе в фосфорной атмосфере. Образцы были разделены на две группы. Первая группа включает два образца с меньшими дозами имплантации. Во второй группе три образца были имплантированы при большой дозе и отожжены в течении различного времени. Такое деление позволяет исследовать отдельно''влияние" имплантации (I) и времени отжига (II) на профили деформации решетки.

Приповерхностная область была разделена на несколько тонких слоев. Параметром расчетов била взята толщина слоя, статический фактор Уоллера которого определяется величиной деформации и

о

раз.упорядочением. Самое лучшее соответствие для %V разницы между экспериментальными и вычисленными кривыми был$. достигнуто методом наименьших квадратов. Минимизация %2 для'каждой.кривой было выполнено множество раз для разных степеней аморфизада и профилей деформации.

Для амплитуды кинематического рассеивания было использовано олодувдео выражение:

тс

ВП(Л9) = — 4- \<Ь ехр(-1(ФС2)

___( ,.и . И(2)) (11)

2 "

О

где 70- косинус угла падающего луча, q= к(%0+ з1п(2вв)Д6)/70

и Хй" составная часть поляризации Фурье.

Выполненные в рамках динамической теории дифракции расчеты

глубины выхода для идеального 1пР на основе измерения выхода

о

фотоэлектронов дали ЬСр0Д~ 250 А, которая била использована во всех моделированиях экспериментальных данных СРВ. . Для образца N1 (1)=5*101гс}Т/смг) общее смещение атомных плоскостей от их положения в идеальном кристалле, было около |и(0)|=-0.2б« «1400- Знак минус означает сжатие решетки и смещения внутрь кристалла. Процесс имплантации создавал значительное повреждение поверхности (ехр(-УК(0))=0.б). Толщина, разрушенного слоя составляет 18008.

Увеличение дозы до В=Ю13 ат/см2 (образец N2) дало усиление деформации профиля смещение |и(0)|=0.39 * й400, амврфизация решетки на поверхности стало ехр(-К((0) )=0.41. Остается заметить, что толщина деформированного слоя в образце N2 та же самая, что и в образце N1.

Доза имплантации 1014ат/см2 превышает порог амортизации. . Самое лучшее соответсвие кривой выхода ¿ля • образца >¡3 было достигнуто очень широкой и гладкой поверхностью раздела (Ьа:3800Й) мевду совершенным нижним и целиком беспорядочным

верхним слоями поверхности. Форма кривой выхода фотоэлектронов имеет форму кривой отражения, что подтверждает присутствие аморфного слоя на поверхности.

Получасовой (ЗОмин) откиг (образец N4) привел к уменьшению толщины границы раздела. Двухчасовой отжиг (N5) стал причиной относительного восстановлена;! кристаллической решетки, хотя очень тонкий слой поверхности остался сильно

деформированным.

Настоящее исследование убедительно демонстрирует преимущество совместного использования методов ДВР и СЬР для исследования приповерхноснлх слоиь. Измиревия СРВ и расчеты, показанные здесь, демонстрирует, что кривие выхода электронов способны обеспечить полскшу»» гл)с>ДО1Мб, которая является , дополнительной к получений цуп-.г, .".и .

1 7

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе проведено исследование полупроводниковых кристаллов, в частности, Се, 81 и 1пР методом стоячих рентгеновских волн. Кроме того, допольнитвльно был привлечен метод дифракции рентгеновских лучей высокого разрешения. Все эксперименты были проведены с помощью автоматизированной системы управления и накопления данных, специально собранной для данных исследований.

В целом полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Исследованы угловые зависимости выхода фотоэлектронов в условиях Лауэ-дафр акции при скользящем падении рентгеновских лучей на образец и впервые для кристалла германия определены функции вероятности выхода фотоэлектронов различных энергий Р(2,Е). Также исследовано влияние аморфного слоя на поверхности кристалла на результаты восстановления функций Р(г,Е). Установлено, что метод СРВ на основе газового пропорционального счетчика позволяет проводить селективный по глубине анализ качества кристалла на толщине 0.2 п&т с разрешением по глубине 50 нм. Использование более совершенных анализаторов электронов по энергиям позволит повысить разреиение по глубине до ю нм и лучше.

г. Проведен Фурье-анализ для кристаллов германия и обнаружена

сильная чувствительность функции Р(ш) к- наличию нарушенного

слоя на поверхности кристалла, что может быть эффективно

использоватся для обнаружения тонких наруиенных слоев на

о

поверхности кристалла (вплоть до 50а ).

3. Собрана автоматизированная система накопления данных на базе персональной ЭВМ. В ходе исследований установлено, что данная система функционирует очень надежно и удобна в эксплуатации. Данная система накопления полезнэ для долговременных исследований в методе СРВ, поскольку в памяти ПЭВМ формируется двумерный массив данных (г7*2в) по каналу вторичных излучений. Такой массив несет в себе полную информацию об энергодасперси-оняых измерениях. Угловые зависимости выхода фотоэлектронов необходимых энергий получаются простым интегрированием двумер-

ного массива в выбранном энергетическом интервале.

4. Впервые исследовано влияние поляризации рентгеновского из-, лучения на глубину формирования фотоэффекта в кристаллах. Получено, что средняя глубина выхода регистрируемых пропорциональным счетчиком фотоэлектронов с минимальными потерями энергии на 20Х меньше при положении вектора поляризации о ] п, чем при ориентации вектора поляризации перпендикулярно поверхности кристалла (о | и). Нужно заметить, что при использовании детекторов с высоким энергетическим и пространственным разрешением влияние поляризации рентгеновских лучей на глубину выхода фотоэлектронов возрастает и в этих случаях необходимо учитывать поляризационный фактор при получении количественной информации в методе СРВ.

5. Впервые результаты измерений фотоемиссш в методе СРВ ис-тльзоввны для решения проблемы неоднозначности профилей искажений, получаемых методом дифракции рентгеновских лучей высокого разрешения (ДВР). Получено, что толщина нарушенного слоя поверхности, также как и аморфизация и деформация решетки, увеличивается с ростом дозы имплантации от 5*1012д0 ю1эатом/смг. При дозе ю1^атам/см2 был обнаружен аморфный слой на поверхности и широкая разрушенная поверхность раздела между аморфными и кристаллическими областями. Время отжита 2

часа показало полное восстановление кристаллической решетки, о

. хотя слой около 90А оставался на поверхности. Таким образом, измерения СРВ и проведенные расчеты демонстрируют, что кривые выхода фотоэлектронов способны обеспечить полезную информацию,

, которая является допольнительной к полученной путем ДВР.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих, работах:

1 .Афанасьев Л.М, Имамоз P.M., Игаркулов В.А., Мухамедканов Э.Х., Цымбаль Е.Ю. Определение вероятности выхода фотоэлектронов различных энергий в кристаллах.-М.: "Наука, Труда СТИЛИ РАН, 1993, Т.С, C.IQ3-III.

2 ..Мухамедканов Э.Х., Юлдашев У.Ю., Игамкулов О.А,, Суванов

М.С. Поляризационный эффект и глубина выхода фотоэлектронов в кристаллах.-Препринт КЯФ АН Узб., P-3-60I, 1994, 22с.

3 .Мухамэджанов Э.Х., Шдашэв У.ю., Игамкулов З.А. Влияние поляризации рентгеновских излучений на выход фотоэлектронов из кристалла. Тезисы докладов молодых ученых и сотрудников. Джизак, 1994, с.18.

4 .Игамкулов З.А.. Мухамедавнов З.Х.. Юлдашев У.Ю. Выход фото-

электронов различных энергий при Лауэ-дифракции в кристалле германия.- Доклады All Узб., 1994, в.4, с.26-27.

5 .Афанасьев A.M., Имамов P.M., Игамкулов S.A., Мухамедканов

З.Х. Определение вероятности выхода фотоэлектронов различных энергии в кристаллах.- Кристаллография, 1994, т.39, Ш, с.250-257.

6 .Игамкулов З.А., Мухамедканов Э.Х., Юлдашев У.Ю. Определение вероятности выхода фотоэлектронов различных анергий в кристалле германия.- Узбек. физ. иурнаЛ АН Узб., 1994, в.2, с.14-18.

'[. .Игамкулов З.А., Мухамедканов Э.Х., Юлдашев У.Ю. Влияние > поляризации ре-нтгзновского излучения на выход фотоэлектронов из кристалла.- Узбек, физ. журнал АН Уеб., 1994, в.6, с.41-48.

8 .Игамкулов З.А., Мухамедканов Э.Х., Шдашев У.Ю, Поляризационный аффект и выход фотоэлектронов из кристалла кремния. Докладп АН Узб., 1994, №11, с.33-37.

КРИСТАЛЛАРДА ЭЛЕКТР«'ДАР ТРАНСПОРТ!/! ЬА ТУРГУН РЕНТГЕН НУРЛАРИ МЕТОДИ

Фотоэлектровдарнинг крмсталдан рентген нурларн таьсирида учиб чикиши бурчагий богликлиги Лауэ-дифракциясида, рентген нурларининг кристалга сиргалма тушиш бурчакларвда улчанди ва германий кристалл учун биринчи маротаба Р(а,Е) фотоэлектронлар учиб чикиши эхтимоллиги функцияси аникланди.

Германий кристали учун Фурье- анализ утказилди ва Р(ы) фушщиясининг юза катлам бузилишига кучли сезгирлиги аникландики, бу факт кристалл юза катламларини тадкик килишда кул келган булар эди.

Такрибаларни утказиш учун ЭВМ базасида автоматлаштирил-ган тажриба ускунаси терилди.

Биринчи маротаба рентген нурлари кутбланганлигининг фотоэлектронлар учиб чикиш чукурлигига таьсири урганилди ва тез электронлар гурухи учун уртача учиб чикиш чукурлпгининг oJ-TT холида а II ri га нисбатан 20% га кам эканлиги аникланди.

Биринчи маротаба тургун рентген нурлари метода (СРВ) ул~ чашлари "юкори рухсатли рентген нурлари дифракцияси" методи (ДВР) аниклай олмайдиган бузилиа профиллари ноаниклиги муаммосига жалб этапда. Олинган натижалар курсатадаки, СРВ методи ДВР метод натижаларига кушимча фойдали маьлумот бера олар экан.

ELECTRON TRANSPORT AND X-RAY STANDING WAVE METHOD IN CRYSTALS

Curves of yield of photoelectrons have been analysed In conditions of Laue-dlffraction under sllplng drop of X-rays on the sample. For the first time for the germanium crystal the yield probaballty function P(z,E) definition for photoelectrons of different energies in crystals have been determined.

Foure-analysis for crystals of germanium has been carried out. Strong sensibility of function F(w) to presence of disturbing layer on the surface was discovered. Thl3 characteristic com be used efficiently for detection of thin disturbing layers on the surface.

Automatic system for date collection was mode on the IBM TC base.

At the first time the influence of X-ray polarization to the depth of photoeffect formation in crystalswas carried out . It has been shown that the average depth of yields of photoelectrons with minimal loosing of energy is leas to 20% at olff than at olln.

At the first time the results of measurement of photoelectrons by means of X-rays standing wave • technique was used for solving the problems of undeflnite profile distortion that were obtained by using high resolltlon of X-rays diffraction method.

It has been also established that X-ray standing wave technique could give additional information for the high resolltlon diffraction.