Модель расчета интенсивности рентгеновской флуоресценции поверхностных слоев твердых тел с учетом параметров распределения имплантированных ионов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ НАУКИ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РСФСР РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Специалнэироваинш! совет К 063.52.08 по физико-математический наукам

На правах рукописи

НАУМЦЕВ Федор Евгеньевич

МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ШГТЕНСИВНОСТИ РЕНТГЕНОВСКОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ С УЧЕТОМ ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ »ШАШТСОВАННЫХ ИОНОВ

01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на гоискашю ученой стопзаи кандидата физико математических наук

Ростов - яа - Дону 1951

Работа выполнена на кафедре физики твердого тела и в отделе ядерном фнэика НИИ физики при Ростовском государственном университете.

Научные руководители

доктор физико-матекатнческих наук, профессор Лосев Н.Ф. кандидат физико-математических наук, доцент Волков В. Ф.

Официальные оппоненты

доктор физико-математическихх наук, профессор Демехин В.Ф. кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Еритенко А.Н.

Ведущая организация - Волгоградский государственный университет

Задита состоится 28 исня 1991 года в 10 час. 00 иод. на заседании Специализированного совета К 063.52.08 в Ростовском государственной университете по адресу:

344090, г.Ростов-на-Дону, пр. Стачки 194, НИИ физики при РГУ,к.411 зал заоеданий ученого совета.

С диссертацией мохно ознакомиться в научной библиотеке РГУ по арреоу: г.Ростов-ца-Дону, ул. Пушкинская 148

Автореферат разослан 28 мая 1991 года.

Ученым секретарь Специализированного совета К 063.52.08, кандидат фкзяко-катекатическнх наук

К Н Павлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современны© технологии модификации свойота поверхности все шире внедряются в практику. Поэтому на повестку дня стали задачи массового анализа элементного состава поверхности н тонких слоев вещества. В последние годы развивается перспективный во многих отношениях метод анализа тонких слоев и поверхностей по рентгеновским третичным спектрам, регистрируемых энергодисперсионными детекторами. Для обеспечения высокой правильности результатов рентгеноспектрального анализа, повышения его точности при определении элементного состава поверхностных слоев вещества необходимо метрологическое обеспечение метода: создать эталоны Сили образцы сравнения), обеспечивающие заданное распределение примесей по глубине; получить необходимые аналитические выражения, учитывающие связь интенсивности линии с характеристиками поверхностного слоя и состава матрицы (подложки).

Так как теоретически достижимыи предел обнаружения метода РСФА составляет - г .то для изготовления стандартных

образцов (СО) или образцов сравнения (ОС) для РСФА поверхностных слоев, применять традиционные химические методы невозмокно или весьма сложно. Поэтому для создания СО или ОС для микроанализа наиболее предпочтительным является ионная имплантация.

СО и ОС, созданные с поыощьр ионнои имплантации, должны обеспечивать возможность выполнения градуировки, аттестации методик и проведения измерении: контроль правильности результатов измерений; измерения состава н свойств веществ и материалов методами сравнения с использованием наименьшего числа типов СС ига ОС. Основное требование, предъявляемое к СО или ОС. - обеспечить заданное распределение примесей по глубине. Это достигается либо путем экспериментального измерения профилей либо расчетньш путен, например, метог^м Монте-Карло. Поэтому соверьзнствокаи'ле метог1 Монте-Кар..о применительно к проблеме создания СС к ОС «вл^тея необходимой задачей.

В настоящее в$х...ся ионная иыплантгцкя становится сспоеьйМ технологически!? процессом из применя мих для модификации электрофизических, химических, оптических, ггоханическях и друтгх свс лотз поверхностных слоев материалов.

Метод ионной имплантации основан на контролируемом внедрении

в материал (твердое тело) ускоренных атомных (или молекулярные) ионов.

Для целенаправленного выбора технологических режимов появилась необходимость в знаниях распределения внедренной примеси, точечных дефектов и вакансий, переданной энергии в столкновениях, а также коэффициентов распыления и рассеивания. Исследование этих процессов связано с определенными экспериментальными трудностями. Сведения о них мокко получить в рамках определенных модельных представлений о взаимодействии ионов о твердым телом.

С развитием ЭВМ для подобных расчетов, в силу статистической природы процесса имплантации, стали применять метод Монте-Карло, позволявший избежать ряд ограничений, возникавших'при решении кинетического уравнения численными методами и получить результаты более достоверные, чем другими методами расчета.

Прц рентгеноспектральном исследовании структуры и состава ионно-имплантированного материала всегда необходимо установить од-значную связь интенсивности рентгеновской флуоресценции с элементным составом излучателя, а также параметрами распределения внедренных атомов. Достоверность и правильность результатов зависит от качества регистрирующей системы и методики расшифровки спектров.

Поэтому разработка процедуры расшифровки спектра и восстановления его "истинной" формы по экспериментальной с сильным перекрытием слабых и интенсивных линий является актуальной задачей. Решение этой задачи позволит представить метод в завершенном виде и обеспечить выполнение метрологических требований.

Цель работы. Создать теоретическую модель расчета связей интенсивности рентгеновской флуоресценции с элементным составом и параметрами распределения атомов внедренных в твердое тело методом ионной имплантации.

В соответствии с указанной целыз в работе ставились следующие задачи:

1. Развить метод Монте-Карло для расчет^ характеристик распределений внедренных ионов, дефектов и вакансий для оценки качества ОС и СО, создаваемых методом ионной имплантации для рентгено-спектрального флуоресцентного анализа, рентгеновского и лазерного микроанализов, метода ыасс-спектрометрик вторичных ионов (МСВИ -SIMS) и других методов анализа.

2. Методом Монте-Карло рассчитать распределения вн^лраншу

ионоэ, дефектов и вакансий в зависимости от типа иона, ого энергии и состава мишени; найти аналитические выражения, аппроксимирующие эти распределения.

3. Теоретически изучить влияние характеристик распределения по глубине внедренных примесей на интенсивность линий рентгеновского спектра; определить условия применения модели равномерного распределения для описания спектра образца с неравномерным распределением определяемого элемента.

4. Теоретически и экспериментально изучить зависимости вкладов в интенсивность аналитической линии вторичных эффектов: под-возбувдение вторичными фотонами, фотоэлектронами, рассеянными фотонами при анализе тонких поверхностных слоев.

5. Развить метод расшифровки спектров, получаемых на энергодисперсионных спектрометрах, основанный на использовании вероятностной теоремы Байеса.

На защиту выносятся результаты разработки математического обеспечения рентгекоспектрального флуоресцентного анализа Св монохроматическом приближении) поверхностных слоев материалов с применением образцов сравнения, изготовленных методом ионной имплантации:

1. Способ, основанный на методе Монте-Карло, расчета распределений внедренных атомов, дефектов и вакансий при имплантации иолов в мишени сложного элементного состава.

2. Рассчитанные методом Монте-Карло распределения внедренных ионов, дефекте» и вакансии н их аналитические аппроксимации.

3. Модель равномерного распределения примеси для описания за-ъйсимооти интенсивности аналитической линии от концентрации определяемого элемента, неравномерно распределенного по глубине образца.

4. Аналитические ?ырахекия и численные оценки вкладов вторичных э^ктов в и.'пензивноеть аналитачэскол линии: подвоибуздспие ?торичнь'м>: фотонами, фотоэлектронами и рассеянными фотонами атомив пойерхьсогкоп? с;;;оя.

5. Способ рзсшифрот«! энергодисперсионных спектров мяогсз#з~ ис-ктных проб, основанный на вероятностной" теореме пайэса и учитк-заюькй зависимость формы кривой аппаратурного искажения от энергии аналитической линии.

Научная новизна диссертационной работы.

- Показана возможность замены неравномерных типов распределения на модельное равномерное распределение, что приводит к существенному упрощению ряда математических выводов в формулах для РСФА.

- Определены и оценены вклады от ыатря'ошх аффектов подвоз-буждения различной природы.

- Предложен алгоритм расчета параметров распределения имплантированной примеси, первичных вакансий, дефектов и вакансий, возникающих в процессе имплантации, а также количество обратно рассеянных ионов, оонованный на методе Монте-Карло.

- Апробирован метод описания характеристической линии, зарегистрированной ППД.

- Применен метод расшифровки третичных спектров флуоресценции, основанный на использовании вероятностной теоремы Байеса в сочетании со специальным методом описания характеристической линии, что позволяет улучшить точность анализа на 5 - 15Х в зависимости от загрузки спектрометрического тракта регистрации и разделять сильно перекрывающиеся аналитические линии с соотношениями интенсивности 1:1500.

Научная и практическая значимость работы. Внедрение результатов данной работы позволит повысить правильность РСФА по третичным спектрам флуоресценции, проводимых с использованием как способа внутреннего, так и внешнего стандартов.

Полученные результаты являются основой для разработки технологии изготовления СО и ОС, конкретных методик рентгеноспектраль-ного анализа имплантированных слоев или слоев с неравномерным распределением примеси по глубине. По описанной программе для расчетов параметров ионной имплантации могут проводиться различные расчеты при создании как ОС и СО, так и для модификации физических параметров многих современных материалов и приборов полупроводниковой электроники и СВЧ-техники.

Результаты диссертационной работы используются в НИИ Физики при РГУ в ходе выполнения НИР Сх/д тема N 2533) и по темам РОСТ Ф - 21 и РОСТ Ф - 21/1.17, что отражено в соответствующие отчетах.

Использование ЭВМ. При выполнении диссертационной работы расчет эффектов подвозбуждения различной природы проводился с использованием мини-ЭВМ ДВК-3; расчет параметров распределений, возникавши в процессе ионной имплантации, проводился на ЭВМ ЕС - 1022,

ЕС - 1055 и ЕС - 1060; математическая обработка третичных спектров флуоресценции осуществлялась на ЭВМ ДВК-3, СМ-4, ЕС - 1033 и 1ВМ РС АТ (процессор N 80286 и супроцессор N 80287).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

- I Всесоюзном совещании по рентгеноспектральному анализу, г. Орел 9-11 июня 1986 г;

- II Всесоюзном совещании по рентгеноспектральному анализу, г. Иркутск - 28 сентября 1989 г ;

- XIV Семинаре "Радиационная физика полупроводников", г, Новосибирск 22-24 марта 1989 г. ;

- Всесоюзной конференции "Анализ - 90. Современные методы анализа металлов, сплавов, объектов окружающей среды", г. Ижевск 11 - 15 июня 1990 г.;

- Конференции по аналитической атомной спектроскопии с международным участием "XI САНАЗ", г. Москва 29 июля - 3 августа 1990

г»

- Ежегодных научных сессиях РГУ и НИИ Физики.

Публикации и личный вклад автора. Основные результаты исследовании опубликованы в 10 печатных работах (5 тезисов докладов и 5 статей).

Автором получены все основные теоретические и экспериментальные результаты исследовании, изложенные в диссертации; разработаны алгоритмы и программы для оценки эффектов подвозбуждения. расчета параметров распределения профилей во время ионнои имплантации, расшифровки третичных спектров флуоресценции.

В выполнении отдельных разделов' работы принимали участие: Лосев Н. Ф. - докт. физ.-мат наук, профэ*. ;ор - сформулировал проблему и осуществлял обаее научное руководство при выполнении диссертационной рабиты.

Волков В.Ф канд. фаз.-мат. наук, доцеят - сформулировал задачи исследовании, разработал теоретические положения учета эффектов подвозбуадения. принимал участие з обсуждении теоретических и экспериментальных исследований;

Король В. М. - канд. физ. -мат. наук, ст. научн, сотр. НИИ Физики при РГ/ - принимал участие в обсуждения результатов 3 главы ч провел имплантации ионов в кремний и никель, ¡!п+ в арсенид галлия и

кремний.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 149 страниц, в том числе 34 рисунка, 10 таблиц и список литературы из 155 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении - обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель и основные задачи, решаемые в диссертации, показаны научная новизна, научная и практическая ценность результатов, охарактеризован'личный вклад автора в основные полученные результаты, представлены научные положения, выносимые на защиту.

Е первой главе диссертации дается обзор теоретических и экспериментальных работ, посвященных сравнению характеристик РСФА по третичным спектрам с другими ядерно-физическими методами анализа поверхностей, такими как; электронный эондовый микроанализ, окэ-электронная спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. лазерная рамановская спектроскопия, лазерный микроанализ', масс спектрометрия вторичных ионов, ионная рассеивающая спектроскопия и разновидность РСФА, использующая эффект полного внеанего отражения. Сравнение этих методов производится по следующим параметрам: источники возбуждения и регистрируемый сигнал, глубина и площадь, с которых производится регистрация, предел обнаружения, чувствительность к химическим связям, воздействие на объект анализа (разрушающий или нет), тип анализа: качественный, нолуколичест-венньгй, количественный.

Обсуждены вопросы, связанные с методами создания ОС и СО для анализа поверхностей.

Дан сравнительный анализ существующих способов обработки спектров для различных видов анализа поверхностей.

Анализ литературных данных позволил обосновать цель диссертационной работы и сформулировать основные задачи исследования.

Во второй главе производится расчет флуоресцентного излучения гомогенного вещества с неравномерным распределением атомов элементов по объему.

В связи с тем, что при конной имплантации создается неравномерный профиль распределения примеси, то выражение для иктексив-

ности аналитической линии в этом случае весьма громоздко и малопригодно для практики, так как потребует либо табулирования, либо большого объема вычислительной работы. Поэтому с практической точки зрения важно построить некоторую модель с равномерным распределением, которая характеризуется некоторым бэфф и определить границы ее применимости.

Получено выражение, связывающее величину с^фф с параметром профиля распределения имплантированной примеси - й?р(страглингом) простой зависимостью: бэфф=кД!?р, где к выбирается из условия нормировки на полное количество имплантированных ионов. Например, прк пробеге = ЗДНр величина к = 6. Результаты сравнения данных расчетов по этой модели и с использованием общего выражения, учитывающего вид профиля имплантированных ионов, приведены в таблице 1 для Fe+ имплантированного s Si.

Как видно из результатов расчета, отношения интенсивностей не зависят от дозы имплантации и от энергии первичного излучения, а зависят только от толщины имплантированного слоя бдфф. С точностью не хуже 10У, для толщины 10 - 10000 им нормальное распределение мотет быть заменено на равномерное. Очевидно, что замена неравномерного распределения на равномерное при вычислении эффектов второго порядка не приведет к погрешностям большим, чем указанные в таблице 1. Поэтому рассмотрение эффектов второго порядка проводилось в приближении равномерного распределения.

Интенсивность характеристической линии элемента А, распределенного г"- : пу<!".:-' луд-т кйк понупацири фотмюмн первичного монохроматического пучка, так и вторичными процессами ионизации-

1. ротонами характеристических линии других атомов (избирательное возбуждение) - 1д;

2. фотон&ки первичного излучения, рассеянного в ' Зразце -

3. фотоэлектронами -

Таким "разом, интенсивность аналитической линии представляется п виде суммы:

Таблица 1

Зависимость отношения интенсивностей 1нЛр, (1н - интенсивность в случае нормального распределения примеси, 1р - интенсивность в случае модельного равномерного распределения) от лозы имплантации Ь и аффективной толщины бэфф для случаев а), Кр = Д1?р, Ь). Яр = ЗДРр, с). 1?р = 4чДйр при различных энергиях первичного возбуждения

Первичное излучение 0, исн/сн^ ¿эфф- «и 1Н/1Р, Са) 1н/1р. СЬ) 1н/1р.Сс)

100 1.00 1.00 1.00

10 14 1000 1.00 1.00 1.01

10000 1.00 1.00 1.10

100 1.00 1.00 1.00

Но 10 1000 1,00 1.00 , 1.01

17.5 кэВ 10000 1.00 1,00 1.10

100 1.00 1.00 1.00

10 16 1000 1.00 1.00 1.01

10000 1.00 1.00 1.10

100 1.00 1.00 1.00

10 14 1000 1.00 1.00 1.02

10000 1.00 1.00 1.11

100 1.00 1.00 1.00

N1 Ка1 10 » 1000 1.00 1.00 1.02

7.5 кэВ 10000 1.00 1.00 1.11

100 1.00 1.00 1.00

10 16 1000 1.00 1.00 1.02

10000 1.00 1.00 1.11

где 1д - интенсивность флуоресценции, обусловленная первичными монохроматическими фотонами; £д - вклады соответствующие вторичных процессов,

При возбуждении флуоресценции имплантированных слоев вклада вторичных процессов могут оказаться значимыми поскольку, возникает достаточно сильная "подсветка снизу" фотонами или фотоэлектронами "толстой" подложки.

Поэтому для получения правильного аналитического выражения, связывающего интенсивность линии элемента А с количеством его атомов в мишени, необходимо дать оценку вкладов вторичных эффектов. Получены вырагепия для учета вкладов вышеперечисленны:: вторичных процессов.

Результаты эксперимента и расчета показаны на рис.1. Теоретические расчеты хорошо согласуются с экспериментом, расхождение между ¡тми находится в пределах ошибки эксперимента й 10%.

Ф-/0'*

Рис. 1. Зависимость вклада эффекта подзозбуздекяя (с) от имплантации; сплошные линии (15 и (25- теоретических: расчет щи г &э и ?,и нзлучатрлеи, соответствеяно; точки - результате экспсриыпнта

Выполнение исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Для ионно-имплантк^озанных слоев, имеющих нормальное распределение, во избежание больших математических трудностей при выводе различных формул можно нормальное распределение заменить на равномерное с погрешностью не более 10%. При этом нормировка производится из условия сохранения а обоих случаях дозы имплантации. Если средний проективный пробег - £ ЗДЕ^ (страглинг пробега) , то толщина слоя с равномерным распределением с!0фф - 6ДЕр.

2, При наличии эффекта подвозбуждения вторичными фотонами, относительное увеличение интенсивности может составлять % 50-130% в зависимости от состава, толщины нежно-имплантированного слоя и первчмного излучения

3. При подвозбуждении фотоэлектронами и рассеянным излучением, относительное увеличение интенсивности для слоев, состоящих из элементов с малыми атомными номерами,может составлять % 10% в зависимости от толщины, состава ионно-имплантированного слоя и первичного излучения

4, Если для подвозбуэдения вторичными фотонами оснозной вклад вносится от подложек ионно-имплантированных или напыленных слоев, то для подвозбуждения фотоэлектронами и рассеянны;.! излучением главную роль играют состав и толщины самих этих слоев.

Третья глава посвящена расчету методом Монте-Карло параметров распределения иошю-имплантированной примеси. Этот метод применялся либо в определенных энергетических диапозонах, либо для решения конкретных задач, так;:;: как: изучение энергетического спектра прошедших ионов сквозь тонкую фольгу или расчете коэффициентов распыления и обратного рассеивания ионов. Поэтому в процессе отработки метода расчета необходимб было выяснить как влияет выоор сечения упругих столкновений, электронных "потерь энергии иена, длины "свободного" пробега и количества разыгрываемых траекторий на параметры распределения имплантированной примеси, величину коэффициента обратного рассеивания ионов в широком энергетическом дпалозоне. В-таблице 2 представлены интегральные характеристики рассчитрнных профилей.распределения при использовании« оаалкчных потенциалов «оа-атоьшого взаимодействия.

Таблица 2

Моменты распределения профилен, имплантированных ионов

Е.кзВ

^ , нм ДКр » нм

Не+ * № 20 82,251 87,7а2 [85,731 83.383 38.76 38,13 [38,01 37,59

В* 4 81 10 37.711 37.II2 37.493 Г 35.831 18,73 16,25 17.58 [16.321

В+ Ф 20 67,01 73,б2 [70,511 71.83 29,54 26,84 [27,243 27.89

В* ф 81 40 129,281 141,522 [132,01 137,043 43.95 41,83 (43,851 42.33

А1+ * 51 го 29,562 29,923 (29,01 29.34* 12,95 14,86 (14,01 13.25

Индексами в таблице 2 обозначены; 1 - потенциал Зилсона-Хаг-.чарка-Бирсака СЗ-Х-Б); 2 - потенциал Томаса -Ферми СТ-ФЗ: 3 - потенциал ¡(албииера-Эцманиа (К-Э); 4 - потенциал Томас; -Ферш! в аналитическом представлении Уиптерборна, Зигмунда и Сандерса; в скобках даны э; :перикентальные или теоретические данные взяты^ из работ других авторов.

Используя критерии сравнения двух выборок, 'югао показать, что при уровне чцгчимссти а ¿ 0,5 расчеты по потенциалам К-Э и 7-0 даят во всех приведенных сочетаниях ион-мишень одни и те же результаты. Для потенциала В-Х-5 уровень значимости -.• на превосходит 0.25, если сравнивать только значения моментов распределения. Если принять во внимание? наличие экспериментальных данных но коэффаци--

ентам расоеивания и сравнение вести по ним, то более достоверные результаты получаются при использовании потенциалов К-Э и Т-Ф. На рно. 2 представлены зависимость коэффициента обратного рассеивания ионов Н+ от энергии при использовании различных потенциалов.

Рис. 2. Зависимость коэффициента обратного рассеивания ионов Н+ от энергии при использовании 1,- потенциала К-Э; 2.-потенциал Т-Ф; 3. - потенциал В-Х-Б; 4. потенциал Бора; 5. - .экспериментальны'?

данные.

Как видно из этого рисунка, лучшее совпадение с экспериментальными данными достигается при использовании К-Э. Из полученных расчетных данных можно сделать следупцке выводы о выборе длины свободного пробега и количества разыгрываемых траекторий: 1.- необходимо выбирать "ккдкостнув" модель диины свободного пробега; 2.- количество разыгрываемых в схеме Монте-Карло должно быть не менее 1000.

Введение ряда полуэыпирическпх поправок позволило повысить точность результатов расчета и значительно улучшить их согласие с экспериментальными данными.

Кроме того, в этой главе отработана методика применения критериев значимости н корректной аппроксимации для анализа профилей распределения вакансиооных центров, дефектов и имплантированной примеси, рассчитанных методом Монте-Карло.

В диссертации приведены результаты расчетов с!эфф с использованием параметров распределений внедренных ионов, вычисленных методом Монте-Карло, для различных комбинаций ион-матрица и энергия имплантации. Использование, таким образом, рассчитанных ^дфф значительно упрощает учет матричных эффектов при отработке методик анализа неоднородных по глубине мишеней.

Четвертая глава посвящена математической обработке спектров многокомпонентных проб. Так как для любого способа расшифровки спектра необходима априорная информация о форме функции искажения, то нами предлагается методика построения функции искажения при энергодисперсионном рентгеновском анализе, Смысл ее заключается в представлении функции искажения, как суперпозиции двух различных функций. Для описания центральной и высокоэнергетической части пика используется аналитическое представление распределения типа Пирсон-IV. В результате такого подхода к проблеме аппроксимации остается не описанным ниэкоэнергетический "хвост". Для описания его был применен метод наименьших квадратов с двумя зависимостями:

у=АхЬосх? (1)

у=ЛгЛзсх С 2)

При использовании формулы (1) получается семейство кривых для коэффициентов Ь и с, зависящие от загрузки спектрометрического тракта. При переходе к зависимости (2) удается получить унифицированные зависимости Коэффициентов Ь и с от энергии аналитической линия и независящие от загрузки спектрометрического тракта. Это несомненно упрощает процедуру обработки спектров.

При таком описании под линией находится от 90 до &7'Л всей плоаади в зависимости от ее энергии. Использование для описания •функции Пирсон-1У с таким "хвостом" (2) позволяет более точно рассчитать форму и плоаадь экспериментальной аналитической линии' по сравнению с использованием нормального распределения на 5 - 15% в зависимости от загрузки регистрирующей системы.

Для восстановления "истинной" формы спектра накя использована итерационная процедура, основанная на вероятностной тэср«гмэ Байясэ

лр+п = х(р) г .ЛЛу,

1 1 ^ рСУ

где р-номер итерации, I ^-исправленная интенсивность после р-ите-рацни, Т^-значение экоперииантальной интенсивности. М^ - матрица нс5са*эшш. которая определяется через функцию искакения. На рис. 3 показано применение этой итерационной процедуры к расшифровке спектра 2п - имплантированного в 6аА5.

Рис. 3, Иллюстрация применения итерационной процедуры Баиеса и спектру Zn имплантированного в 6аАя;Н- номер канала анализатора, непрерывная кривая - экспериментальный спектр; | - 6-функции - результат использования итерационной ..роцедуры.

Разделение в спектре таких линий, как К^ 6а к Ка Лб (соотношение интенсивностей 1:4, расстояние между ними 280 эВ) и выделение аналитической линии Ка 2п из-под мощных низкоэнергетиче~ких "хвостов" Ка- и К„- линий 6а и Аз Ссоотношение интенсиьностей Ка линий 2п и ба 1:1000 я расстояние 613 эВ) демонстрируют реальные возможности применения итерационной процедура к расшифровке экспериментальных спектров, полученных с использованием полупроводникового ЯКИ) детектора.

вывода

В диссертационной работе рассмотрена возможность создания а использования СО и ОС при проведении РСФА по третичным спектрам флуоресценции. Проведенные исследования позволяют правильно произвести выбор материала подложки для ионной имплантации, чтобы предусмотреть отсутствие или снижение эффектов подвозбуждения различной природы. Это значительно упрощает математическую обработку результатов РСФА по третичным спектрам флуоресценции с использованием способов внутреннего или внешнего стандартов. При наличии этих эффектов они могут быть легко рассчитаны, применяя любуя микро-или мини-ЭВМ.

Основные результаты работы заключается в следующем:

1. Разработана имитационная модель для расчета параметров распределения имплантированной примеси, первичных вакансий, дефектов и суммарных вакансий, построенная по схеме последовательных столкновений в сочетании с методом аналоговых траекторий, в которой раздельно учитываются упругие и неупругие взаимодействия иона с атомами вещества, Такое построение позволяет снизить затраты машинного времени, по сравнения с аналогичными программами других авторов. В ряд формул введены корректируемо полуэипирическяе коэффициенты, которые повысили совпадение результатов расчета с данными эксперимента. Рассчитывается коэффициент обратного рассеяния ионов, который и будет характеризовать погрешность при определении дозы имплантации в каждом конкретном случав, не прибегая при этом к паспортным данным установок для ионной имплантации.

2. Отработана методика применения критериев значимости и корректной аппроксимации для анализа профилей распределения пакаисконных центров, дефектов н имплантированной примеси, рассчитанных методом Монте-Карло.

3. Разработана иетсдика перехода от неравномерна? типов распределения х модельному ' равномерному распределению копно-иг?-плантированной примеси, что позволяет упростить математические выкладки при учете эффектов подвозбуждения различной природы s РСФА. Проведена теоретическая проверка с номсэ.ью НЕМ правильности тзкего перехода и определены толаины, при которых таксе преобразование можно производить для различных сочетаний примись - подлоsw и энергии возбуждения,

4. Получены выражения для учета эффектов подвозбухдйннк раз-,"ич|гн* природы foi вторичных фотонов, фотоэлектронов а рассояотего

излучения), которые могут иметь место как при проведении самого процесса анализа, так и при использовании ОС или СО. Эти эффекты могут завышать результаты РСФА по третичным.спектрам флуоресценции более, чем на 100%. Вследствие простаты этик выражений, расчет может быть произведен с использованием микрокалькулятора для эффекта подвозбуждения вторичными фотонами, который и вносит основной вклад.

5. Предложена аналитическая аппроксимация формы линии, регистрируемой ППД, Эта аппроксимация применялась для расшифровки третичных спектров флуоресценции е сочетании с методом, основанном на использовании вероятностной теоремы Байеса, что позволило разделять сильно перекрывающиеся линии в спектре с соотношением кнтен-сивиостей 1 : 1500 (например, Ка линии Zn и Ga были разделены).

6. Для характеристики ОС или СО, создаваемых с помощью метода ионной имплантации, необходимо указывать в качестве аттестованной (паспортной) характеристики либо d^^, либо концентрация примеси в максимуме распределения.

WW =D/(/ir № •

где Rjj - модальный пробег, D - доза имплантации, /^(К^ - значение функции из семейства распределения Пирсона при R^, и характеристики распределения: средний проективный пробег (Rp). страглинг (ÄRp), скошенность (S^) и эксцесс (ßg). В случае неэначимости и /?2> они не должны указываться.

ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ •

1, Наумцев Ф. Е. , Лосев Н. Ф. . Король В. М. . Волков Б.Ф. Эффект подвозбуждения при РСФА поверхностных слоев твердых тел ^ I Всесоюзное совещание по рентгеноспектральному анализу, Э - 11 июня 1986 г., Орел: Тез. докл. - Орел: Научлрибор. - 1986 - С. 118.

2, Наумцев Ф. Е. , Волков В.Ф. Эффект нодвозбуадения фотоэлектронами При РСФА ионно-имплантированных слоев /II Всесоюзное совещание по рентгеноспектральному анализу, 26-28 сентября 1989 г.. Иркутск: Тез. докл. - Иркутск. - 1989. - С. Iii.

3, Наумцев Ф.Е. Аналитические возможности рентгеноспектрального определения дозы Fe, имплантированного в Si образцы /II Всесоюзное совещание по рентгеноспектральному анализу, 26-28 сентября 1989 г,. Иркутск: Тез. докл. - Иркутск. - 1984. - С. 74.