Физические процессы при массопереносе с острий тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОЮ ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УД{ 537.534; 541.163

ВЛАДИМИРОВ Георгий Георгиевич

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕСС!! ПРИ МАССОПЕРЕНОСЕ С ОСТРИЙ Специальность 01.04.07 - физика твердого тела

Автореферат

- диссертации на соискание ученой степени . доктора физико-математических наук

Ленинград 1989

Работа выполнена в отделе электроники твердого тела Научно-исследовательского института физики Ленинградского государственного университета.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Наумовец Л.Г., доктор физико-математических наук, профессор Новиков Б.В., доктор физико-математических наук, профессор ФурсеП Г.Н.

Ведущая организация - Оизико-технкческий институт АН СССР им.А.Ф.Иоффе

Защита диссертации состоится " ".........19 г.

в ч. м. на заседании специализированного совета Д.063.57.32 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при Ленинградском государственном университете по адресу: 199164, Ленинград, Университетская наб., 7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛГУ.

Автореферат разослан " ".............1989 г.

Учений секретарь совета ;/В.А.Соловьев

ОЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Одной из важнейших задач физики твердого тела является создание неоднородных систем и изучение их свойств, систем, которые служат основой современной микроэлектроники. Главное направление развития последней связано со стремлением к дальнейшей миниатюризации электронных приборов. Для изготовления микросхем используются фото-, электронная или ионная литографии, состоящие из большого количества последовательных операций, выполнение которых требует высокой точности согласования элементов и стабильности рабочих условий/1/. Каждый из методов имеет свои ограничения, связанные с физическими причинами. Современный уровень разработки этих методов таков, что минимальные размеры формируемых неоднородностей близки к предельно достижимым. Поэтому каждый очередной шаг в этом направлении дается с огромным трудом, йежду тем такая тенденция обусловлена не только стремлением к уменьшению габаритов и материалоемкости, улучшению весовых характеристик. Значительно большим стимулом является ожидаемое при этом увеличение быстродействия схем, снижение их энергопотребления/2/.

Большие преимущества в этом отношении сулит использование острийного источника, расположенного на малых, сравнимых с атомными расстояниях от подложки/3-5/. Такая геометрия позволяет вследствие ограниченного угла эмиссии и малых размеров острия подвергать обработке участок поверхности чрезвычайно малых размеров. Уменьшение расстояния между острием и подложкой дает еще одно важное преимущество - низкую величину энергии падающих на поверхность частиц, что повышает разрешающую способность и значительно снижает вероятность образования дефектов. Последнее особенно существенно для приборов, имеющих размеры, сравнимые с атомными, в которых появление даже небольшого количества дефектов способно привести к полному изменению характеристик. Практическая возможность реализации , такого метода стала очевидной после создания Бшшигом и Роре-ром/6/ сканирующего туннельного микроскопа. Технические решения, использованные при его создании, позволяют создать лито-

графию нового типа - острипную нанолитографию. Несмотря на все сложности техническое решение такой задачи »южно ожидать уже в ближайшем будущем. Сейчас уже появились работы, .свидетельствующие о предпринимаемых попытках реализации такого метода. Доведение его до уровня технологии требует ясного понимания происходящих физических процессов, их согласования друг с другом, целенаправленного выбора материалов, удовлетворяющих требованиям метода и обеспечивающих необходимые свойства создаваемых систем.

Центральным этапом у наиболее перспективных вариантов ос-•грийной нанотехнологии является перенос вещества с острия на подложку. В связи с этим большую актуальность приобретает изучение поведения частиц на острие, особенно при наличии сильных электрических полей у его вершины. Такие исследования широко проводились в автоэлектронном и автоионном микроскопах, однако имеющихся результатов недостаточно для понимания механизмов процессов. Так, систематические результаты по поверхностной диффузии в сильных олектрических полях имелись лишь для отдельных систем ( Ть-, Аи-, 510-\Л/, Нд -Та , К-бе ) Даже для диффузии щелочных адатомов по металлам такие данные фрагментарны и не дают достаточно полной картины происходящих процессов. Тоже самое относится и к процессам десорбции частиц с острия в сильных электрических полях. Экспериментально подробно исследовано испарение полем тугоплавких металлов, а такие десорбция щелочных адатомов с вольфрама. Однако почти полностью отсутствовала информация о поведении адсорбатов другого типа. Между тем именно среди них должны находиться наиболее подходящие для использования в острийной нанолитограо)ии. Наконец, ответственныэтапом является уормирование на подложке неоднородных систем, особенно с участием тонких диэлектрических слоев, важны их дегрздационные свойства. Исследования такого рода крайне малочисленны.

Целью настоящей работы являлось исследование поведения частиц на острие в сильных олектрических полях - поверхностной диффузии, десорбции, т.е. процессов, определяющих ход „¡ассопореноса с острип, а также изучение механизмов адсорб-

ции и формирования как диэлектрических пленок, так и слоев металлов на них, явлений, которые являются необходимой стадией создания неоднородных систем. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи.

1. Провести исследования поверхностной диффузии и десорбции в сильных электрических полях и на их основе определить круг материалов, которые могут быть использованы для получения локализованного потока частиц при помощи десорбции с вершины острия.

2. Исследэвать процессы формирования и свойства тонких, тун-нельнопрозрачных для электронов пленок диэлектриков на металлах, тех, на основе которых возможно создание неоднородных структур нанометровых размеров.

3. Изучить механизмы формирования и свойства пленок металлов на'указанных диэлектрических пленках, определить их термостабильность.

Научная новизна работы заключается, в том, что в рамках настоящего исследования впервые поставлена и решена задача исследования физических процессов при массопереносе-с острий, что можно сформулировать в качестве нового направления исследований в физике твердого тела. В работе впервые выполнено следующее.

1. Проведено экспериментальное исследование поверхностной дифхузии в сильных электрических полях Ва, являющегося ярким представителем электроположительных адсорбатов, и Qe , связь которого с подложкой имеет преимущественно ковалентный характер, по вольфраму в зависимости от концентрации адсорбата, Полученные результаты позволили критически пересмотреть использовавшиеся ранее представления о механизме влияния поля на диффузию в области концентраций, отличных от нулевых. Предложена модель, учитывающая влияние взаимодействия адатомов на поверхностную диффузию в сильных электрических полях.

2. Исследована десорбция в сильных электрических полях ад-атомов Ва с граней (ОН), (112), (III) вольфрама в зависимости от концентрации адсорбата и температуры. Предложена модель эффективного заряда десорбируемого иона, на основе которой по-

казано значение электронной структуры покидающей поверхность частицы для процесса десорбции нолем.

3. Впервые изучена десорбция а сильных электрических полях слоев Зс1-моталлов с грани (Olí) вольфрама и обнаружена сильная зависимость величины десорбирующего поля от структурного состояния адплепки. Показано наличие критической температуры, в результате отжига при которой происходит упорядочение пленки, приводящее к возрастанию десорбирующих полей.

4. Методом функционала плотности показана существенность нелинейности отклика поверхности металла на возмущение ее точечным зарядом или диполем при малых расстояниях от поверхности. Это приводит к отклонению энергии их взаимодействия от классического закона сил зеркального изображения, что необходимо учитывать при анализе экспериментальных результатов

по десорбции в сильных электрических полях. Впервые показано слабое влияние осцилляции электронной плотности у поверхности металла на макроскопические характеристики, такие как работа выхода и поверхностная энергия.

5. Экспериментально изучена адсорбция атомов 3d-металлов на отдельных гранях вольфрама и молибдена. Обнаружено последовательное изменение эмиссионных свойств таких систем при увеличении атомного номера адатомов во всех случаях, кроме марганца.

6.-Впервые методами контактной разности потенциалов, оже-спектроскопии, дифракции медленных электронов, спектроскопии характеристических потерь энергии электронов исследованы свойства систем, образующихся при адсорбции В, í\t¿0¡ i МдО, LiF на грани (ОН) молибдена, а также механизмы роста этих пленок и их термоустойчивость. Показана возможность применения

и M(J 0 в качестве тонкослойного изолятора в наноэлектронных системах.

7. Изучена совместная адсорбция В и атомов редкоземельных металлов ( LO., Gd) на поверхности тугоплавкого металла Мо (011), показана роль конденсационно-стимулированной диффузии в объем пленки в процессе формирования пленочных структур.

0. Проведено сравнительное изучение адсорбции и формирования пленок 3с1-металлов на Мо(ОП) и на тонких диэлектрических пленках 0$ и Л, сформированных на металлической подложке. Исследована их термическая стабильность.

9. Проведены расчеты возможных размеров элементов, создаваемых на подложке за счет эмиссии заряженных частиц с острия в сильных электрических полях, и показано, что как при электронном, так и при ионном методах ограничение на минимальные размеры связано с предельно допустимыми для острий токами. Анализ свидетельствует о возможности достижения размеров порядка 30 нм.

10. Впервые проведен анализ и показана возможность использования для литографии направленной термической десорбции, осуществляемой П9И малых расстояниях между испарителем-острием и подложкой вследствие наличия дальнодействующего взаимодействия десорбируемых частиц с подложкой при пониженных температурах. Показана возможность достижения при таком способе предельной разрешающей способности, позволяющей производить атомную сборку элементов нужной топологии.

11. Проведен анализ свойств простых веществ с небольшим удельным сопротивлением, на основе которого определен круг материалов, пригодных для изготовления проводящих электродов в наноэлектронных схемах и не противоречащих требованиям, которые предъявляются острийной нанолитографией.

Основные защищаемые положения.

1. При субмокослойных концентрациях адатомов наличие у поверхности автоионного поля приводит к увеличению скорости поверхностной диффузии, а автоэмиссионного - к замедлению перемещения' адатомов независимо от зарядового состояния и типа их связи с подложкой. На процесс оказывает большое влияние латеральное взаимодействие адатомов, учет которого обязателен при анализе поверхностной диффузии в сильных электрических полях.

2. При анализе результатов по десорбции в сильных электрических полях (Р>1 В/Я ) необходимо учитывать электронную струн-

туру десорбируемых ионов, а также отличии энергии взаимодействия заряженных частиц с поверхностью металла от предсказываемой классическим законом сил зеркального изображения, последнее может приводить к линейной температурной зависимости десор-бирующего поля даже в модели десорбции полом, основанной на этом законе. Величина десорбирующего поля зависит от структурного состояния десорбируемой пленки, она больше для упорядоченных слоев.

3. На поверхности грани (ОН) молибдена возможно создание сплошных монокристаллических пленок, образованных из диэлектрических молекул ЩО . Требуется не более'двух моно-молекулярних слоев для того, чтобы эмиссионные свойства пленок (работа выхода, спектры характеристических потерь энергии электронов, коэффициенты вторичной эмиссии) совпадали с таковыми для массивных диэлектриков.

4. Не наблюдается особенностей в свойствах пленок металла, полученных на туннельно-прозрачных слоях диэлектрика, по сравнению с полученными на металлических подложках. При адсорбции * на диэлектрических слоях из окислов такие пленки термически

тем устойчивее, чем выше энергия образования окисных соединений этих металлов.

5. Эмиссионные свойства систем, образующихся при адсорбции 3с1 -металло'в на гранях вольфрама и молибдена, последовательно изменяются с увеличением количества {/-электронов. Исключением является марганец, поведение которого аномально по сравнению с остальными металлами этого периода.

6. Использование острия, расположенного на ангстремных расстояниях от подложки, в качества источника электронов или ионов позволяет получить рисунок с элементами, имеющими линейные размеры порядка 30 нм. Наивысшая локальность массопереноса может быть достигнута при использовании направленной термической десорбции, когда происходит направленный перенос частиц с острия, расположенного на расстояниях менее 10 8 от подложки. При этом возможна локализация места осаждения частицы в пределах 1-2 постоянных решетки подложки.

Степень достоверности и "возможность практического использования. Достоверность полученных результатов определяется применением наделю апробированных методов, позволяющих проводить исследования в четко контролируемых условиях, а также хороппял совпадением с известными из литературы результатов тестовых исследований и хорошей повторяемостью результатов.

Полученные розультаты и их анализ создают реальные продпо-cimiui для разработки методики изготовлония неоднородных систем с наноглотровымп линеЯннш размерами.

Личный гтиад адтора. В диссертации обобщены результаты ис-следоваиш'1, выполненных в I97I-I989 гг. непосредственно автором, а таг-жя под рисоводством автора аептгрантш.ш Х.О.Кучкаровым, Б.С.Лиджиевш, С.Л.Кфимовским, Л.С.Зубковым, Т.Т.Магкоевы:.:, соискателем Г.А.Рушом. Автору пртаадлежлт выбор направления ис-слодовашш, постановка задач, определение способов реализации экспериментов, решение методических вопросов, участие в постановке экспериментов, обработке экспериментальных данных и обобщение результатов исследований.

Апробащст работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на IG-20 Всесоюзных конференциях по эмиссионной электронике /Махачкала - 1976, Ленинград - 1979, Москва - 1981, Ташкент - IC81, Киев - 1907/, ла П Всесоюзной конференции по квантовой химии твердого тола /Рига - 1985/, на I Всесоюзной конференции по диагностике поверхности /Каунас - ICG6/, на II и Ш Всесоюзных совещаниях по автоионной шкроскопин /Москва - 1970, Свердловск - 1902/, на 1У Всесоюзном симпозиуме по вторично-эло-ктропной, фотоэлектронной эмиссии л спектроскопии твердого тела /Рязань - 1986/, па Всесоюзной тпколе по половой эмиссионной мп-кроскопии /Залдай - I98G/, на 1У Всесоюзной конференции "Методы исследований и опродолешш газов в металлах и неорганических материалах /Ленинград - 1979/, па республиканском семтшаре по (Тшико поверхности твердых тел. АН УССР /Киев - 1970/, на Всесоюзном совощанип по налотехнологип квантовых ¡штегратапых схем Atocicna - 1909/, на семинарах отдола физической электротпеп и теоретического отдела ФТИ All СССР игл. Л.Ф.Иоффе, кафедрн квантовой химии твердого тела ЛГУ, отдела физической электроники

института физики АН УССР, Львовского ГУ, кафедры физики ЛЭИС, кафедры физической электроники ЛПИ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печатные работы, а также тезисы 23 докладов, которые были представлены на Всесоюзных конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитированной литературы. Она содержит 396 страниц, в том числе 235 страниц^ машинописного текста, ИЗ рисунков на 95 страницах, 12 таблиц на 23 страницах и список литературы на 48 страницах, включающий 513 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении показана актуальность исследований, сформулированы цель, основные защищаемые положения, научная и практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены возможные способы использования острий, расположенных на малых расстояниях от поверхности подложки, для создания на ней рисунка, состоящего из элементов нанометровых размеров /7/. Наиболее простым является облучение поверхности электронами, эмиттированными острием. Для того, чтобы воздействие электронов било эффективным, обязательным условием является наличие у них энергии, превосходящей энергию химической связи. Это накладывает ограничение на минимальное расстояние между острием и подложкой, поскольку в противном случае при разности потенциалов в несколько вольт вследствие малого сопротивления вакуумного промежутка величина тока превысит предельно допустимую для острий. Это приводит к ограничению минимально возможных промежутков между острием и подложкой, а поскольку эмиссия электронов имеет место в некотором телесном угле, то и к ограничению снизу минимальных размеров обрабатываемого участка поверхности. Приводятся результаты • теоретических расчетов минимально возможных линейных размеров облучаемого участка поверхности. При этом использовалась апро-ксимация острия гиперболоидом вращения, аналогичная предложенной Расселом/8/. Полученные зависимости минимальнодопусти-

ного расстояния острил от подложки и радиуса электрон-

ного пучка на подложке tj, при различных разностях потенциалов от радиуса острия R качественно подобны полученным в /9/: резкое возрастание Smin в области малых Я. , наличие оптимальной величины радиуса острия. Однако в наших расчетах полученные SmCn на порядок больше. Расхождение объясняется использованием в /9/ нереалистичной формы острия (свободно висящая сфера) и неоправданный выбором границы облучаемого участка на уровне 5054 от максималыю.4 плотности тока. Расчеты показали, что такой режим воздействия на поверхность позволяет рассчитывать на получение элементов с размерами порядка 30 нм.

Другой вариант заключается в использовании ионного пучка, создаваемого при помощи десорбции частиц в сильных электрических полях с острия. Для этого необходимо наличие у поверхности острия поля с напряженностью 1-3 В/8. Хотя вследствие различия геометрий электродов основное падение напряжения происходит около острия, тем не менее и у поверхности плоской подложки при этом возникает поле, достаточное по величине для появления автоэмиссионных токов. Вследствие концентрации силовых линий у вераины острия большинство из эмиттированных электронов попадает на рабочую часть острия. Поэтому необходимым условием устойчивой работы острийного источника ионов 'является использование таких режимов, при которых величина электронного тока, проходящего через рабочую часть острия не превышает допустимых пределов.

Оценки влияния этого фактора на достшшмую минимальную ширину линии были проведены в рамках упомянутого выше приближения. Они показали, что при использовании'достаточно легко ионизируемых частиц (десорбирующие поля ~I B/Í0 и при применении острий с малым радиусом возможно получение рисунка с шириной элементов в 30 нм и менее.

Третья возможность создания рисунка заключается в термической десорбции частиц с острия. Расчеты показали, что вследствие одновременного взаимодействия адатома с поверхностями острия и подложки энергетический барьер, препятствующий переходу адатомов, существенно понижается. Около оси острия обра-

зуется канал, в пределах которого возможен массоперенос при температурах значительно (на несколько сотен градусов) более низких, чем это необходимо для термодесорбции в вакуум. Ширина этого канала зависит от температуры и расстояния между острием и подложкой. В оптимальных условиях она составляет 4-8 й, что позволяет осуществить по-атомную сборку элементов.

Проведено сопоставление различных способов воздействия на поверхность подложки. Оно показало, что наивысшей разрешающей способностью обладает острийная термодесорбционная нано-литография. Однако она требует преодоления целого ряда технически сложных проблем, поиск решения которых осуществляется в настоящее время. С этих позиций более простым представляется острийная ионная нанолитография, которая может быть реализована на основе конструкций, разработанных для сканирующего туннельного микроскопа.

В конце главы рассматриваются физические процессы, имеющие место при полевом массопереносе с острия. Отмечается, что основными являются поверхностная диффузия по конической части острия, поверхностная диффузия при наличии сильных внешних электрических полей, десорбция полем, формирование пленки на поверхности подложки. Важную роль играют также процессы роста и свойства тонких диэлектрических слоев, являющихся необходимым компонентом электронных приборов, основанных на системе металл-диэлектрик-металл. Одним из наиболее важных является вопрос о выборе подходящей комбинации металл-диэлектрик, которая бы обеспечивала достаточную стабильность физико-химических характеристик неоднородных систем нанометрових размеров и, в то же время, позволяла использование острийной нанолитографии для их изготовления. Эти проблемы и определили круг физических явлений, которые рассматриваются в последующих главах.

Во второй главе рассматривается поверхностная диффузия (ПД) адатомов по металлам и влияние на нее внешнего сильного электрического поля. Анализ имеющихся в литературе работ показал, что, несмотря на значительные успехи в изучении этого явления, существующие экспериментальные результаты не могут быть признаны достаточными, поскольку в большинстве случаев не чет-

ко контролировались экспериментальные условия: чистота поверхности и адсорбата, кощентрация адатоков, недостаточная обоснованность использованных методов обработки, структура подложки и т.д. В связи с этим полученные константы практически не поддаются сравнению. Единственным исключением являются результаты по ПД щелочных атомов по вольфраму, которые показывают, что энергия активации 11Д возрастает от Ц к Сё . Это указывает на влияние поляризации электронной оболочки адатома на процесс ПД. Неопределешюсть констант ПД, а также наличие сильного компенсационного эффекта, заключающегося в компенсации изменения энергии.активации ПД соответствующим изменением постоянной диффузии, заставляет считать наиболее информативной величиной температурный интервал, в котором наблюдается заметная подвижность адатомов.

Особое внимание уделено поведению частиц при наличии у поверхности сильных электрических полей. В связи с этим было проведено экспериментальное исследование ПД атомов Ва /10/ (ярко выраженный электроположительный адсорбат) и £е /и/, атомы которого связаны с подложкой силами прею.гуществе!Ш0 кова-лентпого характера, по некоторым областям вольфрамового острия. Исследования проводились в автоэлектронном микроскопе с использованием фотоэлектрического метода регистрации скорости перемещения адслоя.

При малых концентрациях П адсорбата скорость перемещения адатомов всегда возрастает в автоионных полях и понижается в автоэмиссионных, и только при 9>1 внешнее поле любого знака замедляет ПД, Единственным исключением из исследованных систем является БсО-М/12/, поведение 'которой противоположно при 8 < I, что попет быть объяснено наличием у молекуы собственного дипольного момента.

С использованием уравнения Аррениуса были получены зависимости О (Г). При малых ?7 величина £? линейно зависит от /"" , что позволяет использовать для объяснения дипольные представления о состоянии адсорбированной частицы, согласно которым изменение С} может быть записано следующим образом:

где _/И - дипольшй момент адатома, к - коэффициент, связывающий истинную величину напряженности электрического поля с ее усредненным значением, индексы & и ^ соответствуют возбужденному и основному состояниям, соответственно. Полученные результаты показывают, что при В< 0,8 во всех случаях Л> 0. Это возможно тол'ысо в том случае, когда ¡Й^к^ >/Чд кд и, следовательно, получаемая из Г1Д в сильных электрических полях информация о зардцовом состоянии здчастиц относится в большей степени к возбужденному состоянию адатома. Рассмотрена деформационная модель образования дипольного момента у адатома/13/.

Независимость знака Л от электроотрицательности адатома и типа его связи с подложкой следует отнести на счет ограниченной глубины проникновения электрического поля в адсорбционную систему. В случае ЦЦ Ое при $~0,9 наблюдается резкое изменение величины Л : от +6,5 до -II^ . Такое поведение связывается с наличием при больших количествах напыленного ад-сорбата сильного изменения электрохимического потенциала вдоль поверхности при переходе от запыленной к чистой от адсорбата поверхности, которое появляется в результате взаимодействия между адатомами. Это приводит к появлению движущей силы, отражающейся на величине Я :

^ (г)

х'де _/ - константа, зависящая от конкретного механизма взаимодействия. Именно наличием последнего члена и можно объяснить ранее наблюдавшееся сходство зависимостей А(*>) и , по-

лученных Клименко и Наумовцем при исследовании равновесного распределения идатомов в сильных неоднородных электрических нолях/14/.

Одновременно с изменением £И(Р) иаолюдается и соответствующее изменение постоянной диффузии, уменьшающее влияние &0, на скорость перемещения адслоя - компенсационный эффект. Воз-ристание подвижности в автоионных полях благоприятно для массо-пэреноса с оотрпй, поскольку позволяет избежать образования

микроострии на вершине, что могло бы принести к долоколипации ионного потоки.

В третьей rjias'j приводятся результаты гуснориионталыго-го исследования десорбции в сильных электрических полях атомов Ва с гранен (Oll) t (112) и (III) вольфрама/Iii, 16/. шло показано, что концентрационные зависимости десорбпрующего поля в случае VV(OII) но могут быть объяснены па основе имеющихся моделей: моцели сил зеркального изображения и модели обмена зарядами. Сопоставление с иэвсстшдии результатами для щелочных металлов свидетельствует, что расхождение экспериментальных результатов с теоретически предсказиваемши увеличивается по мере усложнения электронной структуры эдатома. Для объяснения экспериментальных результатов била предложена модель, учитывающая возможность поляризации валентной оболочки и увеличения вследствие этого эффективного заряда десорбируемого иона. Предположение о 50# Sр -гибридизации внесшей орбитали однократно заряженного иона позволяет согласовать рассчитанные из Fg(rt) энергии десорбции атомов бария с определенными методом термодисорбции u области небольших концентраций одсорбата ( П. ?., 5 • 1014 см"2 ).

При десорбции /За с грани (112) на автоэмиссионном изображении видна полоса, ширина которой уменьшается с ростом напряженности электрического поля. Рассмотрение такого процесса показало, что величина Fg зависит от энергии связи адатомов в центре такой полосы. Удовлетворительное согласие с результатами, полученными методом термодесорбции, получается, если считать, что с грани (112) Ва десорбирустся и виде двукратно заряженных ионов. Аналогичные результаты получеш и при десорбции с w (III).

Одной из причин, приводящих к трудностям в интерпретации результатов по десорбции полом, является использование п моделях квазшслассичоского закона сил зеркального изображения: Е gj = - ty/ifd » rjJ8 ^ " расстояние от заряда Cj, до плоскости зеркального изображения. Дня оценки справедливости такого приближения были проводе!« методом футздюгеша плотности расчеты онергии взаимодействии точечного заряда, а также ди-

поля с поверхностью металла /17-19/. Для описания использовалась модель "желе". Предварительно бил провиден анализ модельных функций, описывающих распределение электронной плотности р вблизи поверхности:

- функции Смита /20/: -Ц2/ л

О _ /2 V, 2>0

гсО (з)

-функции Аппельбаума-Хаманна /21/:

р = (4;

Исходя из расчетов поверхностной энергии, а также сравнения значения электростатического потенциала на крае ионных остовов с требуемым "правилом сумм" было сделано заключение о предпочтительности использования функции АХ. Для оценки роли осцил-ляций электронной плотности у поверхности в формировании электронных характеристик проводились расчеты с использованием в качестве модельной функции выражения:

где Л и - дополнительные вариационные параметры, -ступенчатая функция Хивисайда. Введение осциллирующего члена незначительно влияло на величину поверхностной энергии, чго позволило при дальнейших расчетах пренебречь их наличием.

Для описания возмущения электронной плотности зарядом(ди-полем) использовсишсь модельная футщия, предложенная АХ. При больших расстояниях минимизация по вариационным параметрам приводит к квазиклассичеекоцу выражению для энергии взаимодействия. При Малых расстояниях заряда ог металла ( <■ 3 {^наблюдаются отступления о'1' асимптотики, прпчи!.: энергия взаимодействия положительного заряда оказывается большз, а отрицательного меньше, чем э]о предсказывается квазиклассическим выражением. Результаты явно свидетельствуют о несправедливости приближения линейного отклика цли описания взаимодействия на малых расстояниях. Расчеты взаимодействия диполя с металлом приводят к аналогична;-', результатам и также свидетельствуют о нарушении линейности отклика на расстояниях ог подложки

меньших 3 Я.

Отступление от классического закона сил зеркального изображения должно отразиться на величинах досорбирующих полей. Для оценки важности этого эффекта было рассчитано положение максимума потенциального барьера, а также величина понижения потенциального барьера. Последняя становится заметно больше, чем шоттковское, при F > 0,8 В/S, и розко возрастает при дальнейшем увеличении напряженности поля. Показано, что это приводит к практически прямолинейной зависимости дссорбирующего поля от температур». Это означает, что температурная зависимость не является критерием при определении модели, наиболее подходящей для описания процесса.

Экспериментально в автоэлектронном микроскопе исследована адсорбция атомов 3 d-металлои ( Т£ , У, Сг, МП, Fe, Со, //[) на отделышх гранях вольфрама и молибдена/22-27/. Адсорбция производилась в большинстве случаев на острие, охлажденное до 77 К. Выбор низкой температуры определялся желанием избежать миграции адатомов с соседних участков и изменения тем самым их концентрации. Кроме того это позволяло надеяться на получение аморфных слоев, что должно было облегчить сопоставление результатов, а также избежать образования сплавов, к чему имеют склонность эти металлы.

На плотноупакованных гранях (011) и (ИЗ)зависимости изменения УС^) имеют качественно подобный вид: монотонное уменьшение $ до постоянного значения % при монослойном покрытии. Наиболее сложный характер изменения V7 наблюдается при адсорбции на грани (001), особенно в случае системы ММ- IV > Длп которой в области малых концентраций наблюдаются осцилляции f . Особенностью этой грани является наличие реконструкции ее поверхности при низких температурах. Адсорбция чужеродных частиц на такой поверхности может привести к перестройке атомной структуры, следствием чего и может быть столь сложный характер зависимости <Р(П).

При адсорбции на ступенчатых гранях (023), (012), (013), образованных террасами плотноупаковачной грани (011), наблюдается закономерное изменение хода ФСП): с ростом концен-

трации ступеней /rs уменьшается величина df/dn на начальном участке кривых. ¡Зависимости начальных дитльных моментов J40 ( при 170)от Vs имеют линейный характер, что можно объяснить наличием положительного дипольного момента у краевых атомов ступенек. Качественные оценки показывают, что создаваемое вследствие этого дополнительное электрическое поле достаточно для наблюдаемой деполяризации адатомов по мере роста концентрации ступеней.

Величина ¡fif закономерно увеличивается с ростом числа ¿/-электронов от $с к Ж . Ход зависимости носит

общий характер и не зависит от кристаллографического строения подложки, последнее определяет лишь абсолютную величину . Единственным исключением является марганец. Следует отметить, что такая же особенность наблюдается и для таких физико-химических свойств элементов 1У периода, как теплота сублимации, температура плавления, модуль всестороннего сжатия и др. Особые свойства марганца проявляются и на зависимостях дипольного момента от атомного номера адсорбатов. На плотноупако-ванной грани (011) /^¿ЗУ имеет плавный характер. При переходе к более рыхлым граням наблюдается последовательная трансформация этой зависимости, при этом наблюдается явно выраженная аномалия для системы Отклонение превышает возможную ошибку в определении р*0 •

Экспериментально исследована десорбции полем атомов переходных 3 ¿/-металлов - TL, V, Сг, Мп, Fe , Со, fl/i - с грани (Oïl) вольфрама /28,29/. Поскольку свойства пленок существенно зависят от способа их получения, то различались два типа слоев: "холодные", которые формировались при температуре, не превышавшую ту, при которой проводились исследования, и "тешше", образованные на подложке, находящейся при ko.ih.iïho.î температуре, или отойкенные при этой температуре. В области высоких температур десорбирующее поле не зависит от условий формирования слоев. Однако при более низких температурах, начиная о некоторой критической Тк , десорбирующее поле для холодных пленок значительно ниже, чем для теплых. Расхождение быстро возрастает с понижением Т. Различие в Fa слишком ве-

лико, чтобы 1/огло быть отнесено на счет изменения концентрации на иссле,дуемом участке. Кроме того, из концентрационных зависимостей /^С^) видно, что напряженность десорбирующего поля меняется с ростом покрытия незначительно, но более чем на 10-15%, что в 2-3 раза меньше наблюдающегося при переходе от теплой к холодной пленне пот 77 К. Наиболее вероятной причиной зависимости Рд от условий формирования аделоев следует считать различие в их атомном строении. Критическая температура в этом случае соответствует той, при которой становится возможной структурная перестройка. Зависимость ТКр от атомного номера имеет вид ломанной кривой с максимумом у Мп . По своему характеру она близка к кривой, полученной Бассетом для эневгии активации поверхностной диффузии атомов 5 с1 -металлов /30/.

В случае десорбции полем атомов 3^ -металлов отсутствует явно выраженная корневая или линейная зависмоеть Р^ от температуры. Оптимизация зависимостей ^ (Т) с учетом влияния ди-польных моментов, определенных из 1Р(П), дает приемлемые значения частот колебаний и полнризуемостей при предположении, что дееорбируюгся однократно заряженные ионы. При этом обе модели -модель сил зеркального изображения и цодель обмена зарядами -приводят к идентичным рез/льтатам. Минимальным значением ^ при Т = 300 К обладает хром, что позволяет считать этот металл наиболее подходящим для массопереноса в сильных полях.

В последнем разделе третьей главы проводится анализ материалов, обладающих заметной проводимостью, на предмет их применения в острийной нанолитографии. Для изготовления острпй наиболее целесообразно использование вольцрама. Это определяется сравнительно простой и хорошо разработанной технологией изготовления острий, легкостью его очистки, высокими значениями испаряющих полей и температуры оамодиффузии, наличием большого количества экспериментальных данных для сн^ем, образующихся при адсорбции на нем различных элементов. Использование в

качестве транспортируемого материала нецелесообразно вследствие того, что удаление ~ Ц/-острия даже небольшого количества материала должно привести к изменению рабочих характеристик ос-трийного узла.

Не годятся для указанных целей и материалы, имеющие высокую упругость пара, такие как //у, 2п, Сё-, Аё, , 8£, 5е, Те, Р5, ТЕ Это связано с тем, что, во-первых, велика вероятность десорбции частиц с конической части острия или его основания и делокализации вследствие этого потока, и , во-вторых, нестабильны элементы, сформированные на подложке, вследствие постоянной возможности ухода частиц.

Яе , Хг, Мо, Та, № , , 05 обладают очень высокими десорбирующими полями и сравнительно слабой подвижностью по вольфрамовой подложке. Кроме того, при повышенных температурах, которые неизбежны для обеспечения поставки атомов на вершину острия, эти металлы склонны образовывать кристгшштн. Это позволяет считать их сомнительными кандидатами на роль десорбиру-емого с острия материала.

Хп и во обладают слишком низкой температурой плавления, что предопределяет их высокую подвижность по подложке. Малопригодны для изготовления элементов электронных схем щелочные ( И , м , л/а, , Сб) и щелочноземельные ( ве, Мд , Са , 5г I ЭсО металлы вследствие их повышенной химической активности, что делает неустойчивыми их свойства по отношению к остаточным газам и контактирующим материалам. В этом отношении наиболее выгодными были бы благородные металлы (Си, Ад , Аи) . Однако слабая реакционная способность обуславливает их высокую подвижность по подложке, что заставляет с осторожностью подходить к оценке перспективности их использования в наноэлек-тронике.

В результате из 53 элементов остается только 17, в число которых включены и такие материалы, как недостаточно исследованные Яи , ¡Мк и др., а также 51 и &в, обладающие высокой растворимостью в вольфраме, В итоге можно заключить, что наибольшую перспективу для использования в острийной ионной нано-литографии имеют 3с1-металлы: 7*1, V , Сп, Мп, Ре, Са . Причем, наиболее предпочтительны первые три.

В четвертой главе приводятся результаты исследований пленок, образованных при адсорбции"диэлектрических"частиц на поверхности грани (ОН) молибдена.

Исследования проводились на комбинированной сверхвысоко-вакуумной установке методами контактной разности потенциалов, оже-спектроскопии, дифракции медленных электронов, спектроскопии характеристических потерь энергии электронов и др. Были исследованы свойства и механизмы роста пленок В, ¡-¿Р , АР^О^ , Мд О /31-33/.

При адсорбции бора работа выхода повышается от 5,0 до 5,8 эВ при Пц = 2,7'Ю^см . Зависимость интенсивности оже-пика бора от концентрации свидетельствует о послойном росте пленки. Одновременно наблюдаются изменения и спектров ХПЭЭ. Уже первые порции адсорбата приводят к резкому уменьшению пика, связанного с поверхностными плазмонами Мо (К<<£= 10,5 эВ), которое сопровождается смещением максимума в сторону меньших энергий. Такое поведение связывается с образованием ковалентной связи между подложкой и адатомами и уменьшением вследствие этого количества свободных электронов в поверхностной области.

Пик, соответствующий объемному плазмону молибдена (22 эВ), при адсорбции В плавно переходит в соответствующий бору (24,5 эВ), что полет быть объяснено суперпозицией пика Ло и возникающего уж;; при суб.монослойных покрытиях пика плазменных потерь бора. Такое присущее объему массивного материала свойство, как плазменные колебания, оказывается возможным уже в небольшой группе атомов, причем заведомо двумерной.

Прогрев системы даже при небольших температурах приводит к уменьшению концентрации атомов бора в приповерхностной области, что сопровождается уменьшением работы вихода. Дальнейший прогрев в интервале 450-1200 К незначительно уменьшает У , что свидетельствует о наличии сильно связанного состояния В с Мо, например, МоВ£ или МоВ^. Полное удаление бора с поверхности Мо наблюдается при 1400 К.

Результаты исследований показали, что пленки бора на молибдене крайне неустойчивы и не могут быть использованы для формирования диэлектрических слоев.

При исследовании молекулярных ацсорбатов предпочтение отдавалось соединениям, имеющим в конденсированном состоянии большую ширину запрещенной зоны и обладающим высокой воличи-

ной энергии связи. Таким требованиям в наибольшей степени Отвечают щелочногалоиднне соединения и окислы, чем и определялся выбор указанных выше адсорбатов.

При адсорбции этих молекул наблюдается заметное изменение формы вольт-амперных характеристик тока задержки: в области Ер = 1-10 эВ наблюдается увеличение отражения электронов, что можно связать с изменением коэффициента отражения электронов. Что может быть обусловлено отсутствием потерь на возбуждение электронов вследствие значительной ширины запрещенной зоны. Такая особенность позволяет заключить, что и в случае адсорбции полярных молекул уже в первом монослое формируются основные особенности зонного строения, сиойствешше компактным адсорбатам.

Работа выхода при адсорбции молекул уменьшается монотонно и при П= 6.1014, 3,4-Ю1Ь и 3,0.Ю15см"2 для АСг0^ , М^ 0 и ИР, соответственно, достигает значений, соответствующих массивным материалам (4,25, 3,45 и 3,55 эВ). Начальные дипольные моменты в несколько раз меньше значений у?/ свободных молекул, что связывается с перераспределением электронной плотности при адсорбции на мьсаллической поверхности.

Исследования ИР затруднялись ярко выраженной элоктрон-но-стимулированнон десорбцией фтора. В случае /¡¿¿0$и ЩО влияния электронного пучка на стехиометрию, а также какие-либо отклонения от нее не наблюдались. Ожо-споктры, а также спектры ХПЭЭ при в 2 полностью соответствовали наблюдаемым для массивных кристаллов.

При адсорбции окиси алюминия на подложку, находяг^/юся при комнатной температуре, наблюдается островковий рост. Возникающие при этом слои неупорядочены. ПослоШмй рост наблюдается при конденсации на нагретую до 900 К подложку, получающиеся пленки обладают гексагональной симметрией, свойственной наиболее стабильной храни (0001) (А -А?г0у

Слои МуО > сформированные При комнатной температуре также неупорядоченн, однако механизм роста является послойный. Работа выхода при этом, как и в случае отожженных слоев А^Оз стабилизируется при заполнении двух монослоев. Термическая

обработка приводит к упорядочению слоя, в результате чего образуется пленка ЩО , ориентированная гранью (III), При увеличении толщины пленки больше 6 мономолекулярных слоец рефлексы дифракционной картины ослабевают, что свидетельствует о нарушении дальнего порядка и может быть связано с формированием кристаллитов, имеющих на поверхности энергетически более выгодную (например, (011)) ориентацию.

Исследовалась также адсорбция АсгО} и МдО на поверхности пленок сформированных на МоЦШ)/^!/. Полученные результаты тождественны наблюдавшимся при адсорбции на чистой поверхности молибдена: таким же образом трансформируются вольт-амперныо характеристики, оже-снектры, спектры УПТЗ. Это означает, что свойства слоев в основном определяются межмолекулярными связями, а поверхность металла является лишь источником возмущения.

Результаты показ.'или, что пленки МгВ} и МдО достаточно термоустойчивы и могут быть использованы в качестве диэлектрических слоив при исследованиях систем металл-диэлектрик-металл .

В пятой главе пршюдлтся результаты исследований адсорбции атомов метиллон ни тонких диэлектрических пленках. Изучение последовательной адсорбции атомов редкоземельного металла (1.(3, йс/) и Б показало существенную зависимость свойств образующейся системы от порядка нанесения слоев. Работа выхода при адсорбции В на систему РЗМ-Мо(011) монотонно возрастает до значиния У бора. При этом лишь несколько увеличивается начальный диполышй момент по мере уменьшения Ф поверхности.

При обратном порядка нанесения слоев ситуация значительно отличается: изменяется форма кривых П), изменяется конечное значение ^■ Причем напыление атомов РЗМ даже в очень больших количествах (более 5 монослоев) не позволяет получить , равное значению для массивного адсорбата. Одновременно в оже-спектрих наблюдается пик, соответствующий атомам бора. Обращает на себя внимание, что очень близок У5 соответствующих гексаборидов. Такое поведение может быть объяс-

hgho структурной перестройкой слоев при адсорбции атомов РЗМ на системе В-Мо ' - конденсационно-стимулированной диффузией. Эти же особенности проявляются и в спектрах ХПЭЭ и оже-элек-тронов.

Прогрев систем В-РЗМ-Мо(ОП) уже при Т~600 К ведет к существенным изменениям в приповерхностном слое: понижается работа выхода и интенсивность оже-пика бора, возрастает интенсивность пика лантана. Спектры ХПЭЭ становятся похожими на наблюдаемые при обратном порядке напыления. Причем они аналогичны спектру, получаемому для чистой поверхности монокристаллического гексаборида (исследовалась грань (001)). Результаты подтверждают вывод о бесперспективности использования бора в качестве диэлектрической прослойки.

Изучались также системы, образованные адсорбцией атомов металлов Ti , Сг, Си, AS, Оу на тонких пленках окислов №¿0} и MqO . Предварительно в тех же условиях изучалась адсорбция этих металлов на чистой поверхности Mo(OIl), что позволило провести сравнение результатов.

При адсорбции на Г.!о (011) атомов металлов во всех случаях наблюдался послойный рост пленок при fl^I. Формирование свойств металлических пленок заканчивается при завершении застройки первого монослоя. Сравнение спектров ХПЭЭ, полученных при адсорбции"диэлектрических"(В, McjO, LiF) и "металлических"( Gd, La, Tip С ft Си, АР) частиц показывает, что при адсорбции первых, не имеющих поверхностных плаз-

монов, уже при малых концентрациях наблюдается затухание низкоэнергетической потери Mo (fioJ$ =t 10,5 эВ). Напротив, адсорбция атомов металлов вызывает смещение энергетического положения максимума этого пика, причем в случае Ti , Сг, А1 оно не монотонно. Такое поведение не может быть объяснено простой суперпозицией сигналов от адсорбата и подложки. Видимо, оно является отражением сложных процессов перераспределения электронной плотности между адатомом и подложкой, а также следствием существенности доли ковалентной связи, что характерно для исследова'нных атомов.

При адсорбции атомов металлов на подложку, находящуюся при комнатной температуре, получаются аморфные слои. Прогрев таких пленок приводит к упорядочению. При монослойном покрытии структура пленок хрома и меди соответствует грани CIII), а в случае титана образуется гексагональная структура, которая по расположению атомов близка к грани (0001) d~Ti.

Адсорбция металлов на окисных пленках изучалась при толщинах последних от I до 8 мономолекулярных слоев. Конденсация уже первых порций сопровождается изменением формы вольт-амперной характеристики в направлении восстановления ее "металлического" характера: в области насыщения понижается коэффициент отражения электронов. Работа выхода монотонно увеличивается и достигает стационарного значения, соответствующего массивным адсорбатам, при мопослойном покрытии. При этих же толщинах завершается и трансформация спектров ХПЭЭ. Полученные результаты не зависели от толщины окисного слоя, что указывает на второстепенную ролв электронного обмена сквозь потенциальный барьер, создаваемый пленкой диэлектрика. Изменение амплитуды оже-пиков металлов указывает, что при комнатной температуре реализуется механизм роста Странски-Криста-нова: рост трехмерных образований начинается после завершения формирования сплошного монослойного покрытия.'

Полученные результаты свидетельствуют о подобном характере изменения электронной структуры при адсорбции атомов на диэлектрических пленках и металлических подложках. Наличие сильного взаимодействия между адатомами и подложкой, а также быстрое изменение характеристик системы уже на начальной стадии адсорбции имеет место несмотря на то, что валентный уровень металлических адатомов должен располагаться напротив полосы запрещенных состояний диэлектрической пленки. Одной из возможных причин такого поведения может быть наличие поверхностных: состояний на пленках диэлектриков, возникающих вследствие как отсутствия координационной насыщенности, так и наличия большого количества структурных дефектов.

Термическая обработка приводит к необратимым изменениям свойств систем металл-диэлектрик-металл, что выражается

в изменении состава поверхностного слоя, сопровождаемого трансформацией спектров ХИЭЭ и эмиссионных характеристик. Их устойчивость возрастает в последовательности А1 - Си -Сг - 72 - Щ . Из временных зависимостей деградации были определены энергии активации процесса, которые составляют 0,9, 1,6 и 1,3 эВ для пленок Си , Сг и Т£ , соответственно, адсорбированных на А1гО; -Мо(ОП). Сопоставление температур, при которых начинается интенсивное изменение в составе пленок, показывает, что имеется линейная корреляция между этой,величиной и энергией образования окислов на основе металлов, выступающих в качестве адсорбата. Слои ЩОво всех исследованных случаях являются более эффективным диффузионным барьером, чем окись алюминия,

В конце работы приводятся основные выводы. I. Экспериментально исследована поверхностная диффузия атопов Ва и бРпо вольфраму в сильных электрических полях. При субмо-нослойных покрытиях скорость перемещения возрастает в автоионных полях и уменьшается в автоэлектронных независимо от олек-троотрицательности и типа химической связи адатомов с поверхностью. Анализ результатов указывает на преобладающую роль в отом процессе возбуледенного (миграционного) состояния адатома. При П> 0 на изменение поверхностной диффузии в сильных внешних полях значительное воздействие оказывает наличие градиента электрохимического потенциала вдоль поверхности, возникающего вследствие взаимодействия между частицами. '¿. Экспериментально исследована десорбция в сильных электрических полях Ва с граней (ОП), (112), (III) вольфрама. Анализ результатов указывает на необходимость учета пространственного распределения электронной плотности на внешней оболочке десор-бируемой частицы. Предложена модель аффективного заряда, учитывающая это обстоятельство. Показано, что при десорбции с крал островка величина десорбирумщего поля определяется в основном энергетическими характеристиками атомов, расположетшх в центре островка. 3. Теоретически статистическим методом функционала плотности рассмотрено влияние отклонения энергии взаимодействия заряжен-

пых частиц с поверхностью металла при малых расстояниях между ними от закона сил зеркального изображения на процесс десорбции в сильных электрических полях. Расчеты показали, что отклик металла на возмущение имеет явно выраженный нелинейный характер. Это приводит к увеличению снижения потенциального барьера для ионов при Р >0,8 В/ 8, а также к увеличению расстояния между его максимумом и поверхностью, к практически линейной температуркой зависимости даже при применении модели сил зеркального изображения. Показано также, что осцилляции электронной плотности практически не влияют на энергетические характеристики поверхности.

4. Экспериментально изучена десорбция в сильных электрических полях пленок Зд-металлоБ (ТС , V, С Г , Нп , Ре , Со, с грани (011) вольфрама. Обнаружено значительное влияние на величину де-сорбирутощих полей термической обработки пленок, что связывается с упорядочением слоев. Величина температуры, при которой происходит структурная перестройка закономерно изменяется вдоль 1У периода переходных металлов и имеет цид ломаной с максимумом у марганца.

5. Анализ проводящих материалов с целью определения наиболее подходящих для использования в острийной ионной нанолитографии показывает, что наибольший интерес представляют Ть , V, Сг , обладающие удовлетворительной подвижностью по вольфрамовому острию и сравнительно небольшим! десорбирующими полями.

6. Экспериментально методами автоэлектронной микроскопии исследованы эмиссиоттые свойства систем, возникающих при адсорбции атомов 3<1 - металлов (Тс , V, С Г , Мп, Ре, Со, л/с') на отдельных гранях вольфрама ((ОН), (Ш), (Ш), (001), (012), (013),

(0 33)). Показано, что работа выхода монослойных аморфных пленок и значение начального дипольного момента /1'® закономерно изменяются вдоль периода. Исключением является лишь марганец, свойства которого явно аномальны. Обнаружено наличие линейной зависимости между величинойуК0 и концентрацией атомных ступеней на поверхюсти подложки.

7. Экспериметально методами контактной разности потенциалов, электронной оже-спектроскопии, дифракции медленных электронов и

- '¿а -

спектроскопии характеристических потеоь онеигии электронов исследована адсорбция и формирование слоев В, Li F , A^Og, MjO на грани (Oil)-молибдена. Полученные результаты показали следующее.

а/ Уже при малых концентрациях молекул LiF, A^Og, MjO наблюдается проявление особенностей электронной структуры атих одсор-батов, что выражается в изменении формы вольт-амперных характеристик тока згщеркки электронов, свидетельствующее об увеличении коэффициента отражения медленных электронов.' б/ При образовании сплошной пленки величины работы выхода, ко-оффициентов отражения электронов достигают значений,

соответствующих массивному адсорбату, завершаются изменения в спектрах характеристических потерь, что свидетельствует о формировании основных особенностей электронной структуры итих материалов уже а тонких моноколекулярннх слоях, в/. Слои бора на Mo (011) находятся в неравновесном состоянии, прогрев при Tit400 К приводит к быстрой деградации системы. Пленки LiF легко разрушаются под воздействием электронной бомбардировки.

г/ 11ленки At ¿Од и MgO достаточно термоустойчивы, способны образовывать-сплошше монокристаллические слои на ¡Jo (011), устойчивы по отношению к воздействию илектроиных пучков. Это позволяет рекомендовать их в качестве возможных материалов для создания диэлектрических прослоек в наноэлектронных приборах.

8. Экспериментально исследована адсорбция и механизмы формирования пленок металлов Ti, С г, Cw, А£ на монокристаллических пленках А^Од и ЛГуО, выращенных на поверхности .Vio (Oil). Монотонное изменение работы выхода, которая достигает значения, соответствующего массивному адсорбату, при мопослойном сплошном покрытии, плавное восстановление (¡ормы вольт-амперной характеристики в методе задеркки ииоктронного пупка, появление уже при

0 <1 особенностей спектров характеристических потерь, соответствующих возбуждению поверхностных и объемных плазменных колебаний, - факты, свидетельствующие о сходстве характера трансформации элечтронной структуры адатонов при адсорбции на металлах и диэлектрических плонках.

9. Электронный обмен, который возможен между металлическими адатомами и металлической подложкой сквозь диэлектрический слой, не является определяющим (¡актором при нормировании 'электронных свойств адчастиц, о чем свидетельствует отсутствие влияния толщины диэлектрической прослойки на свойства 'ормирующихся на ее поверхности пленок металлов.

10. Наибольшей термической устойчивостью среди исследованных систем МИМ обладают полученные при осагэдснии титана и хрома на пленках окислов. Изменение свойств систем при отжиге наблюдается начиная с некоторой температуры Т"'. Линейная корреляция между этой температурой и энергией образования окислов адсорбирующихся металлов свидетельствует о роли химических свойств и процессе деградации систем.

11. Проведенный анализ методов литографии, которые ocuonainj на обработке поверхности при помощи острийного источника частиц, расположенного на нанометровых расстояниях от подложки, показал, что они позволяют создать на поверхности твердых тел элементы с линейными размерами 30 нм, а при использовании направленной термической десорбции и менее, вплоть до атомных размеров.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах '2, 7, 10, II, 13, 15-19, 22-29, 31-36.

Литература

I. Валиев К.Л., Раков A.B. Физические основы субмикронной литографии. - 1984, U., "Радио и связь", ЗЬО с.

Владимиров Г.Г., Лускинович П.Н., Никишин В.И. Нанотехнилогия - новое направление в создании изделий электронной техники.

- Электронная промышленность, IS87, l!r,9/I0(I76/.f$8), с.33-35. 3. Biiinlg O.K., Gerber С.Е., Hohrer H.W., Welbel E. Method for deposition material with nanometer dimensions. - United States Patent,Int.CI. C23 C15/00 N 4,539,089.

4.Binnig G.K., Feenstra 4.U., Hodgson R.T., Rohrer п., VTood-li J.M. Narrow line wilth pattern fabrication. - United States Patent, Int.CI. Я 01 J 37/317.

5. Wells O.C. Apparatus for low-onergy scanning electron beam litographv. - EP7, И 0 200 083, Int.CI.If 01 J 37/317. G. Binnig^G.K., rto>i rer 4. Scanning tunneling microscope. -United States Patent N 4.343.993. Aug 10,198,?, Int CI 0 01 N 23/00.

7. Владимиров Г.Г., Таллина Г.С., Молодцова 0.3., Лускино-епч П.Н., Никитин В.И. Методы массоиереноса, основанные на использовании остриШшх источников. - В сб. "Вопросы туннельной микроскопии", ред.ак.Н.Н.Евтихиев, U., 1987, с.9-25.

8. Rüssel А.И. Electron trajectories in a field emission microscope. - J.Appl.Phvs.,1962,v.33,N 3,p.970-975.

9. McCord И.А., Pease 4,. F. «Г. High resolution, low-voltage ргоЪёз from a field emission source dose to the target plane. - J. Vacuum Sei.T-'chnol.B, 1985, v.3,N 1,p.198-201.

10. Владимиров Г.Г., Лобанова G.G. Поверхностная диффузия атомов бария по вольфраму в сильных электрических полях. -ФТТ, 1973, ЗЬ II, с.3169-3Г72.

11. Владимиров Г.Г., Флисюк В.Г. Поверхностная диффуз;и (re по W в сильных электрических полях. - Тезисы ХУ1 Всесоюзн. конф.эмнсс.электрон., Махачкала, 1776, т.З, с.45.

12. Владимиров Г.Г., Шакирова С.А., Сокольская Н.Л. Поверхностная диффузия молекул 5i0 ло W в сильных электрических . полях. - ffiTT.'lSTO, т.12, ß И, с.3378-3380.

13. Буршстрова О.П., Владимиров Г.Г. О концентрационных зависимостях работы выхода и энергии десорбции. - В кн."Поверхность и межфазовые границы". Нзд.ЛГУ, 1982, с.34-61.

14. Клименко Е.В., Наумовец А.Г. Od электронном состоянии адсорбированных атомов цезия, лития и бария на грани (НО) ФТТ, 1371, JS I, с.33-40.

15. Владимиров Г.Г., Кучкаров Х.О. Концентрационная зависимость десорбируищего поля дая атомов б& с W (011). - OTT, 1379, т.21, И 6, Ö.I8I3-IBI8.

16'. Владимиров Г.Г., Кучкаров Х.О. Десорбция атомов ßa с (121) W в сильных злектричеоких полях. - ФТТ., 1979, т.21, Ü 5, C.I466-I468.

Г7. Ефимовсюй С.Е., Владимиров Г.Г. Взаимодействие диполя с поверхностью металла. - Поверхность, 1984, J5 4, с.44-50.

18. Владимиров Г.Г., ЕфпмовскиЯ С.Е. Поверхностная энергия металла с учетом осцилляция электронной плотности. - П Бсесо-юзн.конф.квант.химии твердого тела. Рига, 1985, с.

19. Ефимовскш'! O.E., Владимиров Г.Г. Взаимодействие заряда с поверхностью металла в статистическом методе функционала

' плотности. - Препринт ФТИ AJI СССР, № II03, 1987 , 33 с.

20. Smith J,R. Self-consistent many-electron theory of electron wor4 function ani surface potential characteristics

for selected netals. - Phys.Hev., 1969,v»181, N 2, p.522-529,

21. Appelbaum I.A., Hamann D.R. Variational calculation

of image potential near a metal surface - Phys.Rev.B, 1972,

N 4, p.1122-1130.

22. Бурмлстрова О.П., Владимиров Г.Г., Шакирова O.A. Адсорбция атомов ванадия па некоторых гранях вольфрама. - ФТТ, 1975, т.18, К 9, с.2712-2715.

23. Владимиров Г.Г., Зубепко Ю.В., Кучкаров Х.О. Адсорбция атомов железа л кобальта на вольфрама. - Вестник ЛГУ, 1976,

JS 16, с.87-91.

24. Кучкаров Х.О. Владимиров Г.Г. Совместная адсорбция атомов бо. и Си на некоторых гранях вольфрама. - ЖТФ, 1979, т.49, № 8, с.Г708-Г709.

25. Кучкаров Х.О., Владимиров Г.Г. Совместная адсорбция атомов бария и титана на некоторых гранях вольфрама. - КТФ, 1979, т.49, В II, 0.2353-2355.

26. Владимиров Г.Г., Лиджиев B.C. Адсорбция атомов Мп и Fe

и Hi на ступенчатых гранях вольфрама. - Вестник ЛГУ, 1987, й 4, с.94-95.

27. Владимиров Г.Г., Лиджиев B.C. Изменение работы выхода при ' адсорбции атомов хрома на отдельных гранях вольфрама. - По-верхн., 1987, №3, с.139-141.

28. Владимиров Г.Г., Зубков A.C. Десорбция хрома с грани (ОН) вольфрама в сильных электрических полях. - ЛГУ - Ленинград, Деп. ВИНИТИ 09.06.87, ß 4146 - В87, 12 с.

29. Владимиров Г.Г., Зубков A.C. Десорбция полем титана и марганца с грани (ОН) вольфрама. - Письма ЕТФ,. 1988, т.14,

» 2, с.147-150.

30. Baseett D.W., parsley M.J. Field Ion raioroscope studies of transition metal adatom diffusion on (011), (211) and (321) tungsten surfaces. - J. Phys.D, 1970,v. 3, H 5, p.707-116.

31. Румп Г.A., Владимиров Г.Г., Магкоев Т.Т. Адсорбция атомов бария на гршш (ОН) молибдена. - Поверх«., 1987, № 4,

с.33-36.

32. Румп Г.Л., Владимиров Г.Г., Пагкоов Т.Т. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов пленок лантана и бора на грани (ОН) молибдена. 17 Всесоюзн.симпоз. вторичн.

■ фотозм.спектр.поверхн.тверд.тела. Тезисы док., Рязань, ID86.

33. Магкоев Т.Т., Владимиров Г.Г., Румп Г.А. Формирование и свойства пленочных систем диэлектрик-металл. - Поверхн., 1988, J6 12, с.88-97.

34. Магкоев Т.Т., Владимиров Г.Г., Румп Г.А. Адсорбция атомов алюминия на грани (ОН) молибдена. - Поверхн., 1988, !' 6, с.19-22.

35. Румп Г.А., Владимиров Г.Г., Магкоев Т.Т. Совместная адсорбция лантана и гадолиния с атомами бора па грани (011) молибдена. - Поверхн., 1988, 1Ь 3, с.54-58.

36. Магкоев Т.Т., Владимиров Г.Г., Руш Г.А. Формирование и эмиссионные свойства пленочных систем диэлектрик-металл на поверхности (ОН). - Изв.АН СССР, сер.физич., т.52,

¡t 8, с. 1476-1479.