Спектроскопия зеркального отражения и рассеяния мягкого рентгеновского излучения поверхностями твердых тел тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи УДК 537.531:535.3

ФИЛАТОВА Елена Олеговна Pl 5 О Л

- ^ ШР 2G00

СПЕКТРОСКОПИЯ ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ И РАССЕЯНИЯ МЯГКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЯМИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Специальность 01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-мателгатических наук

ЬЪУЧ.Ц- 1}02>

На правах рукописи УДК 537.531:535.3

ФИЛАТОВА Елена Олеговна

СПЕКТРОСКОПИЯ ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ И РАССЕЯНИЯ МЯГКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЯМИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Специальность 01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

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

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

доктор физико-математических наук, профессор

доктор физико-математических наук, профессор

Брытов И.А. Виноградов А.В. Новиков Б.В.

Ведущая организация:

Воронежский государственный университет.

Защита диссертации состоится «

3

бб3.57.:

2000 г. 32 по защите

в /5 на заседании диссертационного совета Д диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « ¿> » ¿У3 Л_2000 г.

»

Ученый секретарь совета доктор физ.-мат. наук

В.А.Соловьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. ;

Ультрамягкое рентгеновское излучение занимает в шкале электромагнитных волн область спектра примерно от 1,5 нм до 100 нм. Исследования в этом спектральном диапазоне, при относительной простоте обеспечения высокого аппаратурного разрешения, позволяют достичь максимального физического разрешения спектров характеристического излучения, определяемого энергетической шириной атомных остовных уровней, участвующих в переходах. Кроме того, сильное поглощение ультрамягкого рентгеновского излучения в веществе предопределяет высокую поверхностную чувствительность спектральных методов при исследовании твердых тел, что долгое время считалось их недостатком, однако эта особенность может быть использована для разработки новых методик исследования приповерхностной области.

Основы современной техники и методики ультрамягкой рентгеновской спектроскопии были заложены А.П.Лукирским в Ленинградском государственном университете в начале 60-х годов. Именно тогда под его руководством были выполнены первые работы по изучению зеркального отражения ультрамягкого рентгеновского излучения, вызванные необходимостью поиска материалов для создания максимально эффективных отражательных элементов оптики спектральных приборов. Эти работы стали началом активных исследований спектральных и угловых зависимостей коэффициента отражения различных веществ и покрытий, т.е. спектроскопии отражения ультрамягкого рентгеновского излучения. Следует отметить, что потребности оптики мягкого рентгеновского излучения и в настоящее время являются движущей силой большого числа экспериментальных и теоретических исследований.

В этом же цикле первых работ учеником А.П.Лукирского, О.А.Ершовым, была показана применимость формул Френеля в области мягкого рентгеновского излучения и реализован способ расчета спектральных зависимостей коэффициента поглощения на основе экспериментальных спектров отражения решением уравнений Крамерса-Кронига [1]. Шероховатость поверхности в этих расчетах не учитывалась.

В восьмидесятые годы усиление внимания к спектроскопии отражения мягкого рентгеновского излучения было обусловлено прогрессом в создании мощных источников синхротронного излучения,

позволяющих исследовать отражение с большой точностью в широких спектральных интервалах. При этом спектроскопия отражения развивалась, в основном, в двух направлениях: как метод, позволяющий определять оптические постоянные вещества преимущественно на основе угловых зависимостей коэффициента отражения при фиксированных значениях энергий [2-4], и как метод, позволяющий изучать статистические свойства поверхностей [5-8].

Анализ тонкой структуры спектров отражения вблизи порогов ионизации обычно не проводился. Вместе с тем отдельные исследования [1, 9] показывали, что тонкая структура спектров отражения в этих спектральных диапазонах (в области аномальной дисперсии) чувствительна к химическому фазовому составу материала отражателей.

Новый импульс развития спектроскопии отражения и рассеяния мягкого рентгеновского излучения придали проблемы современной технологии оптических материалов, рентгеновской оптики, микроэлектроники и др. К этому кругу проблем относится потребность в надежных значениях оптических постоянных в широком спектральном диапазоне для расчета оптических и рентгенооптических систем (зеркал, фильтров, многослойных отражателей, новых оптических элементов нормального падения, френелевских пластинок, пропускающих решеток и т.д.) В диапазоне ультрамягкого рентгеновского излучения измерение этих констант традиционными методами абсорбционной спектроскопии или спектроскопии выхода фотоэффекта оказывается затруднительным или невозможным.

Другой круг проблем связан со все возрастающим спросом на необходимую для совершенствования технологических процессов информацию о химическом и фазовом составе, особенностях электронного и атомного строения тонких поверхностных слоев материалов и изделий, а "так же о микрорельефе их поверхностей.

С точки зрения фундаментальных представлений о процессах взаимодействия электромагнитного излучения с поверхностью твердых тел и имеющихся экспериментальных работ, именно рефлектометрия ультрамягкого рентгеновского излучения позволяет решать перечисленные задачи, выделяясь, таким образом, в самостоятельный метод семейства методов спектроскопии неглубоких (субвалентных) остозных уровней атомов, составляющих твердое тело.

Основной целью работы является разработка методов получения информации о фундаментальных характеристиках электронного и атомного строения поверхностной области твердых тел - отражателей методами зеркальной рефлектометрии и рассеяния мягкого рентгеновского излучения. Основным способом достижения поставленной цели является изучение механизмов взаимодействия мягкого рентгеновского излучения в возможно более широком спектральном диапазоне, включающем пороги ионизации, с твердотельными отражателями различных типов и с различной морфологией поверхности: кристаллами различной симметрии, включая одноосные, аморфными твердыми телами и покрытиями, слабо и сильно шероховатыми поверхностями, в том числе контролируемыми независимыми методами.

Основными задачами работы, решение которых позволяет достичь намеченной цели, являются следующие:

- совершенствование методики эксперимента, обеспечивающей проведение рентгеноспектральных исследований вблизи порогов ионизации внутренних уровней с высоким энергетическим разрешением при варьировании углов скользящего падения в широких пределах, на спектрометре РСМ - 500 с использованием неполяризованного тормозного излучения рентгеновской трубки и поляризованного синхротронного излучения в широком спектральном диапазоне;

- изучение спектральных распределений коэффициента отражения в широком спектральном интервале, позволяющем с наибольшей точностью использовать дисперсионные соотношения для расчета оптических постоянных; нахождение и обоснование критерия выбора способа экстраполяции экспериментальных данных;

- изучение чувствительности спектральных распределений коэффициента отражения вблизи порогов ионизации внутренних уровней к сорту атомов и их химическому состоянию, а также к нарушениям кристаллической структуры;

- изучение роли пространственной дисперсии в рентгеновской области при взаимодействии электромагнитного излучения с анизотропными кристаллами;

- изучение угловых распределений ультрамягкого рентгеновского излучения, рассеянного поверхностями различного качества обработки, и установление корреляций характеристик рассеяния со статистическими свойствами реальных поверхностей и веществом отражателей для раз-

личных условий проведения эксперимента (в зависимости от угла скользящего падения излучения на отражатель и от его длины волны);

- изучение угловой зависимости глубины формирования отраженного излучения и оценка эффективности применения метода ультрамягкой рентгеновской спектроскопии отражения к исследованию различных систем и процессов, происходящих в приповерхностных слоях твердых тел; проверка достоверности полученных результатов.

Научная новизна работы во многом определяется актуальностью и новизной цели и решаемых задач исследования. Впервые на обширном материале изучены особенности процессов отражения и рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения в широком энергетическом диапазоне, с учетом реального микрорельефа и атомного строения отражающих поверхностей, дающие возможность для детального изучения механизмов этих процессов и их теоретического описания и позволяющие использовать спектроскопию отражения как метод неразрушающего послойного анализа электронного и атомного строения поверхностных слоев отражателей. Подавляющее большинство результатов работы получено впервые, в частности:

- на основе экспериментальных спектров отражения с использованием дисперсионного соотношения Крамерса-Кронига получено детальное распределение абсолютных значений оптических постоянных БЮ2 в области энергий 60 - 3000 эВ, в том числе вблизи Б^.з-, ОК- и 51К-порогов ионизации; развитие методик измерения абсолютных значений оптических постоянных вблизи порогов ионизации имеет большое значение для совершенствования теоретического описания процесса взаимодействия мягкого рентгеновского излучения с твердыми телами, носящего в настоящее время, в основном, качественный характер;

- установлен критерий, согласно которому экспериментальный "спектр отражения можно экстраполировать соотношением /?(£)- £-4 из

энергетической точки, определяемой соотношением вс < ^;

- обнаружена высокая чувствительность околопороговой тонкой структуры спектров отражения к сорту, химическому состоянию атомов, а также структурным нарушениям;

- обнаружена корреляция изменений тонкой структуры спектров отражения и поглощения, что обеспечивает возможность непосред-

ственного анализа кривых отражения без промежуточного решения уравнения Крамерса-Кронига;

- проведено экспериментальное исследование процесса рассеяния от поверхностей разного качества в условиях полного внешнего отражения и вне их и показано существование влияния на процессы рассеяния и отражения величины радиусов корреляции высот шероховатостей и структурных нарушений, возникающих при технологической обработке в приповерхностных слоях отражателей;

- экспериментально доказано существование эффекта аномального рассеяния (эффекта Ионеды) в области ультрамягкого рентгеновского излучения; проанализированы факторы, влияющие на величину аномального рассеяния рентгеновских лучей;

- обнаружена и изучена ориентационная зависимость спектров отражения и рассеяния рентгеновских лучей в одноосном кристалле BNr<:Kc вблизи ВК- и NK- порогов ионизации в широком диапазоне углов скользящего падения с использованием s - поляризованного синхротрон-ного излучения и неполяризованного излучения рентгеновской трубки;

- обнаружена ориентационная зависимость спектров поглощения, рассчитанных на основе измеренных спектров отражения, суть которой состоит в различной степени проявления переходов Is электронов в 7i(lpza\ - компонента) и сг (е'(2рху) - компонента)- состояния в зависимости от ориентации кристалла, определяемой взаимным расположением вектора напряженности электрического поля падающей электромагнитной волны Е и кристаллографической оси с кристалла (£||с или Е±.с)\ показана возможность прослеживания роли каждого канала возбуждения в формировании тонкой структуры спектров поглощения;

- экспериментально доказана различная динамика формирования К- спектров поглощения вблизи порогов ионизации бора и азота, что хорошо согласуется с теоретическими расчетами;

- обнаружена высокая чувствительность тонкой структуры спектров отражения и рассчитанных на их основе спектров поглощения к электронно-ядерным (вибронным) состояниям системы, а также к релаксации электронной системы на появление дырки на внутреннем уровне;

- обнаружена высокая чувствительность абсолютных значений коэффициентов отражения к планарной анизотропии поверхности;

- экспериментально определена угловая зависимость глубины формирования отраженного пучка мягкого рентгеновского излучения;

- изучен ряд промышленно важных систем и процессов, демонстрирующий высокую эффективность применения ультрамягкой рентгеновской рефлектометрии для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач физики твердого тела.

Научная и практическая ценность работы определяется тем, что разработанные методические приемы исследования тонкой структуры спектров отражения в области порогов ионизации внутренних оболочек атомов в твердых телах и расчета спектральных зависимостей оптических постоянных на основе экспериментальных спектров отражения увеличивают информативность метода ультрамягкой рентгеновской спектроскопии как метода исследования электронной структуры вещества. Проведенное детальное изучение процессов отражения и рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения от различных реальных поверхностей в условиях полного внешнего отражения и вне их продемонстрировало высокую эффективность использования спектроскопии отражения при изучении микрорельефа и атомной структуры поверхности и позволило расширить представления о фундаментальных процессах, сопровождающих взаимодействие электромагнитного излучения с поверхностями отражателей. Закономерности, выявленные при изучении влияния пространственной анизотропии кристаллов на процессы отражения и рассеяния рентгеновских лучей, будут способствовать дальнейшему развитию теоретических моделей, правильно описывающих механизм формирования ближней тонкой структуры в рентгеновских спектрах поглощения и связь тонкой структуры с электронной структурой твердых тел, а также развитию теории рассеяния от шероховатых поверхностей.

Обнаруженная высокая чувствительность околопороговой тонкой структуры спектров отражения к сорту атомов, расположенных в позерхностном слое отражателей, их химическому состоянию и координации атомов окружения, в сочетании с установленной зависимостью глубины формирования зеркально отраженного пучка от угла скользящего падения излучения на отражатель и учетом обнаруженной корреляции изменений тонкой структуры спектров отражения и поглощения позволяют использовать спектроскопию отражения в качестве метода фазового химического анализа, что является новым оригинальным направлением и существенно расширяет традиционные границы применения рентгеновской рефлектометрии.

Практическая ценность работы состоит также в установлении влияния различных технологий обработки поверхности на процессы рассеяния и отражения рентгеновских лучей. Экспериментально обнаруженная и доказанная значимость величины радиусов корреляции высот шероховатостей, толщины и характера нарушенного переходного слоя в процессе отражения и рассеяния рентгеновских лучей будет способствовать дальнейшему развитию рентгеновской оптики, в частности совершенствованию технологий изготовления сверхгладких поверхностей.

Достоверность полученных результатов гарантируется применением современных методов экспериментального исследования отражения и рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения, проведением измерений в беспрецедентно широком спектральном диапазоне, позволяющем многократно повысить точность вычисления оптических постоянных, использованием различных методик вычисления оптических постоянных, хорошей корреляцией абсолютных значений полученных данных в области нормальной дисперсии с табличными данными, а также применением современных моделей теоретического описания взаимодействия рентгеновского излучения с твердыми телами.

Положения, выносимые на защиту.

1. Спектральное распределение оптических постоянных диоксида кремния в области энергий 60-3000 эВ и методика их расчета по данным измеренных спектрально-угловых зависимостей зеркального отражения рентгеновского излучения.

2. Отражение как Б-поляризованного, так и неполяризованного рентгеновского излучения в области аномальной дисперсии одноосного кристалла ВЫгекс является анизотропным и проявляется в ориентационной зависимости спектров отражения и аномального рассеяния.

3. Эффект аномального рассеяния (эффект Ионеды) существует не только для слабо поглощающих отражателей, но и в области ультрамягкого рентгеновского излучения. Амплитуда рассеяния зависит от высот шероховатостей, их планарной статистики и от наличия и характеристик переходного слоя на поверхности отражателей.

4. Тонкая структура спектров отражения и рассчитанных спектров поглощения чувствительна к характеристикам атомной структуры ближнего и дальнего порядка поверхностных слоев отражателей, а так же к динамике их атомной и электронной подсистем.

5. Результаты измерения угловой зависимости глубины формирования отраженного луча для поверхности диоксида кремния в области Ьзз порога, свидетельствующие о существовании такой зависимости даже в области полного внешнего отражения.

6. Спектроскопия отражения мягкого рентгеновского излучения может эффективно использоваться для неразрушающего послойного анализа электронной структуры, фазового химического состава и особенностей атомного строения поверхностных слоев отражателей в диапазоне толщин от единиц до десятков нм.

Совокупность выносимых на защиту положений можно квалифицировать как самостоятельный перспективный метод семейства методов спектроскопии твердого тела - спектроскопия зеркального отражения и рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения поверхностями твердых тел.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах:

■ II Всесоюзной конференции "Квантовая химия и спектроскопия твердого тела" (Свердловск, 1985);

■ X и XV Всесоюзных школах - семинарах "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Одесса, 1986; Ивано-Франковск, 1989);

■ XIV и XV Всесоюзных совещаниях по рентгеновской и электронной спектроскопии (Иркутск, 1984; Ленинград, 1988);

■ III Всесоюзном совещании по межвузовской комплексной программе "Рентген" (Черновцы, 1989);

■ Всесоюзном совещании "Проблемы рентгеновской диагностики несовершенства кристаллов" (Цахкадзор, 1985);

■ IX Всесоюзной конференции по физике ВУФ - излучения (1991);

■ ХШ и XV Международных конференциях по рентгеновской спектроскопии "X -Ray and Inner - Shell Processes in Atoms, Molecules and Solids" (Лейпциг, Германия, 1984; Ноксвилл, США, 1990);

* IX, X, XI и XII Международных конференциях по физике ВУФ -излучения (Гонолулу, Гавайи, 1989; Париж, Франция, 1992; Токио, Япония, 1995; Сан Франциско, США, 1998);

■ XIII, XIV и XV Европейских конференциях по физике поверхности ECOSS (Варвик, Швеция, 1991; Лейпциг, Германия, 1994; Лиль, Франция, 1995);

■ III Международной конференции "Surface X-ray and neutron scattering" (Москва, Россия, 1993);

■ VI Международной конференции ISSP "Frontière in Synchrotron Radiation Spectroscopy" (Токио, Япония, 1997);

■ VIII и X Международных конференциях "X-ray Absorption Fine Structure - XAFS" (Берлин, Германия, 1994; Чикаго, США, 1998);

■ IX Международной конференции ISCFS "Science and Technologies of Thin Films and Surfaces" (Копенгаген, Дания, 1996).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 статьи в отечественных и зарубежных журналах, тезисы 32-х докладов и два отчета по плановым научно-исследовательским работам. Основные результаты, полученные в диссертации, отражены в работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения и списка цитированной литературы из 239 наименований. Общий объем работы составляет 374 стр., включая 232 стр. машинописного текста, 109 рисунков и 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава носит обзорный характер. В ней кратко изложены фундаментальные аспекты описания процесса отражения рентгеновских лучей от поверхности твердых тел. В разделе 1.1 рассматривается отражение рентгеновского излучения от идеальной поверхности твердых тел (френелевское приближение). Особое внимание уделено обсуждению специфики взаимодействия рентгеновского излучения с твердым телом, природе тонкой структуры спектров отражения и поглощения, возникающей вблизи порогов ионизации внутренних уровней.

Особенности отражения и рассеяния рентгеновского излучения от шероховатых поверхностей рассмотрены в разделе 1.2. Анализ различных теоретических моделей показал целесообразность описания рассеяния рентгеновского излучения шероховатыми поверхностями в рамках модели, использующей метод возмущений и весьма общую модель поверхности [}0]. В этом же разделе обсуждаются различные экспериментальные

методы получения оптических постоянных твердых тел. Наиболее широко используемым методом определения оптических постоянных в настоящее время является метод, в основе которого лежат измерение угловых зависимостей коэффициента отражения Я(0) и использование общих формул Френеля. В случае отражения Б-поляризованного излучения от гладкой поверхности однородной изотропной среды амплитуда коэффициента отражения может быть записана в виде [11]:

где в - угол скользящего падения.

Если отражение происходит от слоя на подложке, формула (1) может быть записана в виде [12]:

где й и £[ - толщина и диэлектрическая проницаемость слоя; гу/ - френелевский коэффициент отражения на границе вакуум - слой; г/5 - френелевский коэффициент отражения на границе слой - подложка. Шероховатость поверхности обычно учитывается путем введения фактора Дебая-Валлера:

где Rf - отражение от идеально гладкой поверхности; а- высота шероховатостей. Подобные расчеты позволяют получать значения оптичес-" ких постоянных лишь в дискретных точках. Для получения непрерывного спектра оптических постоянных, который наиболее интересен вблизи порогов ионизации внутренних уровней (высокая чувствительность к сорту атомов, расположенных в поверхностном слое исследуемого образца, и к химическому состоянию атомов), расчеты следует проводить на основе спектральных зависимостей коэффициентов отражения R(E) с использованием дисперсионного соотношения Крамерса-Кронига. Первыми и единственными работами в области рентгеновского излучения, в которых проводились подобные расчеты, были работы Ершова O.A. [1, 13, 14].

(О

(2)

(3)

Расчеты проводились на основе спектров отражения R(E), измеренных в узком интервале энергий, с привлечением экстраполяции этой области и без учета шероховатости поверхности.

В предлагаемом подходе комплексную амплитуду отражения г выражают через ее модуль | г | = 4R и аргумент у/ (фазовый сдвиг волны, возникающий при отражении от поверхности твердого тела). Величину у/ определяют, используя дисперсионное соотношение Крамерса-Кронига:

00

.р^Е. (4)

я * Е — En О и

Поскольку интеграл, определенный в (4), должен рассматриваться во всем интервале энергий от нуля до бесконечности, при определении фазового сдвига у/ может возникнуть неопределенность из-за ограниченности интервала энергий, в котором .удается провести измерение коэффициента отражения при заданном угле скользящего падения.

Во второй главе описаны техника и методика проводимых экспериментов. Экспериментальные результаты работы получены как с использованием тормозного излучения рентгеновской трубки на вакуумном рентгеновском спектрометре-монохроматоре РСМ-500, конструкции А. П. Лукирского [15], так и с использованием s-поляризованного синхротронного излучения. Исследования с использованием синхро-тронного излучения проводились на UHV рефлектометре в лаборатории HASYLAB (DESY) и на рефлектометрах, расположенных на каналах SB3 и SA23 накопителя Super-ACO (Lure, Orsay).

Исследования на спектрометре РСМ-500 проведены в условиях высокого энергетического разрешения тонкой структуры спектров отражения: Е~0,3 эВ в районе SiL2,3- края поглощения и Е~ 0,8 эВ в районе ВК- края поглощения. Точность определения энергетических положений деталей структуры спектров отражения составляла 0.1 эВ. Относительная величина статистических флуктуации скорости счета AN/N составляла ~2%. Ошибка в угловом отсчете для отражателя, определяющаяся погрешностью выставления нулевого положения, составляла 0.2°. Регистрация падающего и отраженного излучения осуществлялась двумя детекторами (вторично-электронные умножители каналового типа CsT). С целью повышения углового разрешения при исследовании индикатрисы рассеяния перед вторым детектором устанавливалась щель шири-

ной 1,6 мм, обеспечивающая угловое разрешение 1,2°. Высота щели превышала вертикальную расходимость пучка. Добиться лучшего разрешения было практически невозможно, ввиду малых интенсивностей рассеянного излучения. Все измерения проведены с использованием тормозного излучения рентгеновской трубки и характеристических линий ряда элементов.

Исследования на UHV рефлектометре проведены в камере отражения, подробно описанной в [16]. Основное достоинство этой камеры состоит в возможности контролируемых компьютером независимых вращений и перемещений образца и детектора относительно падающего излучения (вдоль и поперек направления пучка) без нарушения вакуума. Камера позволяет осуществлять вращение образца и детектора в широком диапазоне углов падения (0°-360°) с высоким угловым разрешением (0,005°). Возможные флуктуации падающего излучения учитывались мониторированием полного падающего потока после последнего фокусирующего зеркала. В качестве детектора излучения использовались диоды Шоттки (Hamamatsu G1127). Выделение спектрально чистого излучения достаточной интенсивности и поддержание достаточного спектрального разрешения в как можно более широкой области энергий в UHV рефлектометре обеспечивается монохроматором BUMBLE BEE, подробно описанным в [17]. Использование в данной работе дополнительной системы селективных фильтров-поглотителей позволило обеспечить высокую спектральную чистоту излучения в широкой области энергий (50-1000 эВ). Была достигнута спектральная чистота 99%. Энергетическое разрешение составляло 1/200; точность определения энергии была лучше, чем 0,1%.

Измерения отражения и рассеяния в области длин волн Х< 7 Á проводились на MOGOTOX (монохроматор в сочетании с гониометром), •расположенном на канале SB3 накопителя Super ACO. В приборе использован двухкристальный монохроматор с параллельной установкой плоских кристаллов. В работе использована пара кристаллов InSb(lll), что обеспечило рабочую область энергий 1800-3000эВ. С целью обеспечения спектральной чистоты используемого излучения, в частности фильтрации недиспергируемого коротковолнового излучения, в данной работе использованы дополнительные фильтры, в- W - гониометр имеет несколько степеней свободы, что обеспечивает контролируемое компьютером перемещение образца перпендикулярно направлению распростра-

нения излучения, а также независимое вращение образца и детектора в широком диапазоне углов. Временное изменение интенсивности пучка на входе канала учитывалось при определении коэффициента отражения введением поправочного коэффициента, определяемого на основе зависимостей тока от времени, измеренных с шагом в 1мин. В качестве детектора излучения использовался пропорциональный счетчик с газовым наполнением. Использовалась смесь 90% / 10% аргон/метан. Окна счетчика изготавливались из пленок полипропилена толщиной 2 мкм.

В третьей главе приведены результаты измерения угловых и спектральных зависимостей коэффициента отражения аморфной пленки БЮг (толщиной 120 нм), приготовленной методом сухого окисления пластины кремния при температуре ~ 1050°С. Измерения проведены в беспрецедентно широком диапазоне энергий 60-3000 эВ, включая вН^з- ОКи Б1К-пороги ионизации, с использованием ^ - поляризованного синхро-тронного излучения. На основе измеренных зависимостей ЩЕ) и Щв) рассчитаны абсолютные значения оптических постоянных диоксида кремния. Шероховатость поверхности учтена в экспериментальном спектре отражения путем введения высот шероховатостей в области энергий 60-1800 эВ (см. формулу (3)) и введения высот шероховатостей и соответствующих им корреляционных радиусов а в области энергий Е >1800 эВ по формуле:

Были выбраны следующие экстраполяции измеренного спектра вне экспериментальной области энергий:

1. В области малых энергий (Е < 50 эВ) использовался закон:

из точки Е\ - 50 эВ к точке R = 1 при Е = 0;

2. В области больших энергий, превышающих К - порог ионизации кремния (Е > 1840 эВ), использовалось соотношение R(E) ~ Е~А.

Анализ экстраполяции экспериментального спектра соотношением R(E) ~ Е~4 из различных энергетических точек спектра позволил

(5)

(6)

установить критерий, согласно которому спектральная зависимость коэффициента отражения описывается соотношением R(E) ~ Е~4 из энергетических точек, для которых 6С < ^. Критерий получен для маленьких в (расположенных в области полного внешнего отражения). Можно ожидать, что он будет выполняться и для больших в. В соответствии с критерием энергетическая точка, из которой можно экстраполировать экспериментальный спектр соотношением R(E)~ Е~4, будет сдвигаться в сторону меньших энергий при увеличении в и, следовательно, область энергий, в которой необходимо проводить измерения, будет сужаться.

На рис. 1. представлены рассчитанные спектральные зависимости действительной (1 -e¡) и мнимой s2 частей диэлектрической проницаемости вблизи SiL23-, OK- и SiK- порогов ионизации. Здесь же приведены оптические постоянные, рассчитанные на основе угловых зависимостей коэффициентов отражения в пренебрежении подложкой. Видно, что данные, полученные двумя независимыми методами расчета, хорошо согласуются между собой.

Также проведен расчет параметров системы Si - S1O2 (диэлектрической постоянной, высот шероховатостей поверхности и толщины пленки, диэлектрической проницаемости подложки, высот шероховатостей межфазовой границы) на основе R(&), измеренных для образцов Si - SÍO2 (1,9 нм), Si - S1O2 (10 нм) и Si - SÍO2 (120 нм), с использованием рекуррентной формулы (2). Анализ данных показывает, что оптические постоянные, полученные для различных образцов различаются меньше, чем на 10%. В то же время, в области краев поглощения оптические данные определяются неоднозначно. Поскольку именно область вблизи порогов ионизации внутренних уровней чрезвычайно чувствительна к изменению ближайшего окружения поглощающего атома, естественно .предположить наличие переходного слоя SiOx на межфазовой границе. Сопоставление оптических постоянных диоксида кремния, рассчитанных из угловых зависимостей R(0) для образца Si - SÍO2 (120 нм) в пренебрежении подложкой и с использованием рекуррентной формулы (2), также обнаруживает сильное расхождение в области SÍL2.3- и OK- порогов ионизации. Т.о. есть все основания предположить, что межфазовая граница неадекватно описывается рекуррентной формулой и ее использование при расчетах в области краев поглощения дает искаженные значения оптических постоянных.

Энергия (эВ) Энергия (эВ)

Энергия (эВ) Энергия (эВ)

Энергия (эВ) Энергия (эВ)

Рис.1. Спектральные "зависимости действительной (1-гО и мнимой ег частей диэлектрической проницаемости вблизи БИ-ц, ОК- и БЖ-порогов ионизации. Точками (•) показаны данные, полученные из угловых зависимостей коэффициентов отражения.

В четвертой главе проведено систематическое изучение влияния химического состояния поглощающего атома и совершенства кристаллической структуры на спектры отражения и поглощения.

Изучены угловые и спектральные зависимости коэффициентов отражения системы БиБЮз (1,9 нм), измеренные с использованием Б-поляри-зованного излучения в широком диапазоне углов скользящего падения и энергий, включая 81Ь2 3 - и ОК - пороги ионизации. Обнаружена высокая чувствительность тонкой структуры спектров отражения и действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости, рассчитанных с использованием дисперсионного соотношения Крамерса-Кронига, к химическому состоянию атома кремния. Показано, что применение дисперсионного соотношения в этом случае позволяет получать лишь относительные значения рассчитываемых величин.

Совместное рассмотрение измеренных Б^з-спектров отражения и спектров поглощения, рассчитанных с использованием дисперсионного соотношения Крамерса-Кронига, для кремния и его соединений показало, что тонкая структура спектров отражения вблизи порогов ионизации внутренних уровней, несущая, опосредовано, информацию об энергетическом распределении плотности состояний зоны проводимости, очень чувствительна к химическому состоянию атома кремния (каждому химическому соединению соответствует своя, характерная форма спектров). Показанавозможностькластерного подхода [3!Х4при интерпретации основных деталей тонкой структуры рассчитанных спектров поглощения.

В то же время, совместный анализ тонкой структуры БН^.з- и БК-спектров отражения и рассчитанных спектров поглощения а-кварца и аморфной пленки БЮ2 показал, что несмотря на то, что основные детали тонкой структуры спектров хорошо описываются единой системой возбужденных состояний кластера [8Ю4]4~: а^, Г2, е и г2 +е, в экспериментальных спектрах наблюдаются детали структуры, не укладывающиеся в это описание. Согласно теоретическим расчетам [18], полное описание тонкой структуры спектров поглощения может быть проведено в рамках расширенного кластера [81501б]12", что соответствует учету первых трех координационных сфер вокруг центрального атома. Проведенное рассмотрение позволило выявить в тонкой структуре спектров поглощения детали структуры, наиболее чувствительные к изменению ближайшего окружения центрального атома кремния (первая координационная сфера), и детали, обусловленные интерференцией расходящихся из ионизированного атома

фотоэлектронных волн, рассеивающихся на атомах более далекого окружения. Обнаруженная корреляция изменений тонкой структуры спектров отражения и поглощения обеспечивает возможность непосредственного анализа кривых отражения без промежуточного решения уравнения Крамерса-Кронига.

Высокая чувствительность тонкой структуры спектров отражения вблизи порогов ионизации внутренних уровней к сорту и химическому состоянию атомов, а также к структурным нарушениям позволяет рассматривать рефлектометрию в качестве одного из спектроскопических методов исследования фазового и химического состава и атомного порядка поверхностных слоев твердых тел.

Целью исследований, представленных в пятой главе, был поиск связи характеристик отражения и рассеяния с микрорельефом и атомной структурой реальных поверхностей и сопоставление полученных закономерностей с теоретическими представлениями процесса рассеяния в области ультрамягкого рентгеновского излучения. В этой связи были изучены угловые распределения излучения, рассеянного поверхностями кварца и гексагонального нитрида бора, измеренные в широком диапазоне длин волн излучения и углов скользящего падения, как в условиях полного внешнего отражения, так и вне их. Изучены поверхности различного качества обработки.

По данным спектральных зависимостей коэффициентов отражения и характеру рассеяния излучения в области аномальной дисперсии вблизи Ь2,з- края поглощения кремния в кварце установлено, что при одинаковой высоте шероховатостей различные технологические обработки могут приводить к возникновению шероховатостей, существенно различающихся по радиусам корреляции, и нарушенных переходных слоев различной толщины. Именно эти параметры зачастую целиком определяют характер отражения и рассеяния.

Впервые экспериментально доказано существование эффекта Ионеды в области ультрамягкого рентгеновского излучения. На примере кварца и гексагонального нитрида бора установлено, что величина пика аномального рассеяния зависит от величины поглощения и статистики шероховатой поверхности. Угловое положение пика аномального рассеяния не зависит от шероховатости поверхности, определяется оптическими свойствами вещества и находится вблизи критического угла полного

внешнего отражения. Анализ углового положения пика аномального рассеяния позволяет оценивать массовую плотность вещества.

Рассмотрение измеренных угловых распределений рассеянного излучения продемонстрировал превалирующую роль мелкомасштабных шероховатостей при формировании пика аномального рассеяния. На основе полученных результатов подтвержден вывод теоретической модели о том, что наличие в приповерхностной области отражателей переходного слоя может при определенных условиях приводить к полному исчезновению пика рассеяния в зеркальном направлении.

Шестая глава посвящена экспериментальному исследованию влияния пространственной анизотропии кристалла на отражение и рассеяние рентгеновских лучей. Известные до начала настоящей работы немногочисленные исследования касались, в основном, изучения изотропных твердых тел.

Изучены спектры отражения и рассеяния гексагонального нитрида бора для различных ориентации кристалла в широком диапазоне углов скользящего падения и энергий, включая ВК- и NK-пороги ионизации, с использованием s - поляризованного синхротронного излучения и непо-ляризованного излучения. Изученные ориентации кристалла BNreKC приведены на рис. 2. Анализировалось отражение от двух граней кристалла BNreKC, вырезанных параллельно и перпендикулярно кристаллографической оси симметрии с кристалла, а также отражение от грани, вырезанной параллельно оси с кристалла и ориентированной параллельно и перпендикулярно вектору напряженности электрического поля падающей электромагнитной волны, что позволило реализовать геометрию эксперимента близкую к Ele и £11 с (при использовании s- поляризованного излучения спектр поглощения должен формироваться преимущественно возбуждением ls электронов бора (азота) в а и я состояния, соответственно). На рис. 3. приведены ВК- и NK- спектры отражения, измеренные для двух ориентаций грани кристалла BNB) и BNB2 при различных углах скользящего падения с использованием s - поляризованного излучения.

Полученные результаты указывают на существование ориен-тационной зависимости спектров отражения и рассеяния в околопороговой области. Усиление ориентационной зависимости спектров отражения при увеличении угла скользящего падения в связывается с увеличением глубины зондирования вещества при возрастании в и,

следовательно, участием в формировании отраженного пучка все более структурно совершенных слоев.

На основе измеренных спектров отражения рассчитаны спектры поглощения ¿¡(Е) с использованием дисперсионного соотношения Кра-мерса-Кронига. Обнаружена ориентацион'ная зависимость рассчитанных спектров поглощения, суть которой состоит в различной степени проявления переходов Ь электронов в л(2рга"г - компонента) и а(е\2рху) -компонента)- состояния в зависимости от ориентации кристалла (2?|| с или Е1с). Анализ ориентационных зависимостей рассчитанных спектров поглощения показал возможность прослеживания роли каждого канала возбуждения в формировании тонкой структуры. Проведенный анализ указывает на различную динамику формирования К- спектров поглощения вблизи порогов ионизации бора и азота, что хорошо согласуется с расчетами, проведенными в [19], согласно которым, формирование ВК-спектра поглощения локализовано в кластере в то время как для

интерпретации МК-спектра поглощения необходим выбор расширенного кластера ВЫзВ6Ыз, включающего первые три координационные сферы вокруг поглощающего атома. Совместное рассмотрение ВК- и ЫК- рассчитанных спектров поглощения указывает на то, что 2рд состояния азота доминируют в я взаимодействии атомов бора и азота в плоских сетках (вдоль слоев), в то время как состояния бора остаются атомоподобными.

Энергия (эВ) Энергия (эВ)

Рис. 3. ВК- и ИК-спектры отражения, измеренные для двух ориентации грани кристалла В, и В2 при различных углах скользящего падения с использованием е- поляризованного излучения.

Установлена высокая чувствительность тонкой структуры ВК-спек-тров отражения и рассчитанных на их основе спектров поглощения к электронно - ядерным (вибронным) состояниям системы, а также к релаксации электронной системы на появление дырки на внутреннем уровне.

Обнаружено значительное различие абсолютных значений коэффициентов отражения, измеренных для одной и той же, но по-разному ориентированной грани кристалла, при прочих равных условиях. Совместное рассмотрение угловых зависимостей коэффициента отражения и угловых распределений рассеянного излучения для различных ориентации кристалла указывает на то, что причиной наблюдаемых различий является планарная анизотропия поверхности. Установлено, что критические углы полного внешнего отражения двух ориентаций одной грани кристалла различаются на ~ 10 в районе ^--резонанса.

Анализ обнаруженной ориентационной зависимости интенсивности аномального рассеяния указывает на то, что природа этой зависимости связана с ориентационной зависимостью коэффициента поглощения и спецификой формирования пика аномального рассеяния.

В седьмой, заключительной главе диссертации рассматриваются возможности спектроскопии зеркального отражения и рассеяния мягких рентгеновских лучей как метода послойного анализа химического фазового состава и атомного порядка поверхностных слоев отражателей. При такой постановке задачи принципиальное значение приобретают вопросы, связанные с изучением зависимости глубины формирования отраженного луча от величины угла скользящего падения излучения на образец. Под глубиной проникновения принято понимать расстояние по нормали к поверхности Д на котором интенсивность электромагнитных волн убывает в е раз [20]:

— = 2- \mLls-cas2 А (7)

И с х '

где в - угол скользящего падения. В большинстве монографий приводится именно эта формула или многочисленные ее модификации.

Согласно формуле (7), глубина проникновения Д не должна меняться при увеличении угла скользящего падения в области углов в, меньших критического угла полного внешнего отражения вс, что противоречит экспериментальным данным, полученным в гл. 4. В этой связи была экспериментально определена угловая зависимость глубины формирования отраженного пучка мягкого рентгеновского излучения и сопоставлена с рассчитанной по (7).

Изучены спектральные зависимости коэффициента отражения Я(Е) системы Б^БЮг с различными толщинами диоксида кремния, выращенного на подложке Я методом окисления в атмосфере сухого кислорода, в широком диапазоне углов скользящего падения в. Исследование тонкой структуры спектров отражения проводилось в районе Ь2,з- порога ионизации с разрешением 0,3 эВ с использованием тормозного излучения рентгеновской трубки.

На рис. 4. представлена экспериментально определенная угловая зависимость глубины формирования отраженного пучка мягкого рентгеновского излучения. На этом же рисунке показан результат расчета зависимости глубины формирования отраженного пучка в зависимости от угла скользящего падения по формуле (7) для энергии Е=101 эВ. В расчетах использовались оптические константы, рассчитанные для диоксида кремния в гл.З. Зависимости, рассчитанные для других значений энергии фотонов в диапазоне 95-108 эВ, имеют аналогичный характер.

Из рис. 4. видно, что экспериментальная и рассчитанная зависимости сильно различаются как по форме, так и по абсолютным значениям, что, вероятнее всего, связано с недостаточным учетом поглощения в теории и с высокой чувствительностью измерений при проведении эксперимента.

В работе представлены результаты исследования ряда промышленно важных систем и технологических процессов:

1. Изучены сверхгладкие поверхности плавленого кварца после полировок и лазерного воздействия. Анализ распределения по глубине на-

в(град)

Рис. 4. Зависимость глубины формирования отраженного пучка от угла скользящего падения в\ I -экспериментальные данные, 2- расчет по формуле (7).

рушений атомного строения плавленого кварца, возникающих при различных способах полировки поверхности (рис. 5.), указывает на то, что при использовании как "простой", так и "глубокой" полировок вблизи поверхности сохраняется тонкий (~ 7 - 8 нм) аморфизированный слой, глубже которого возникает слой с упорядочением атомного строения, о чем свидетельствует появление деталей структуры С' и С". Степень упорядочения и распределение упорядочения атомного строения по глубине различается для "простой" и "глубокой" полировок. Лазерное воздействие на поверхность кристалла в целом приводит к более равномерному распределению степени упорядоченности структуры по глубине в слое ~ 17 нм независимо от вида предварительной полировки. Анализ угловых распределений рассеянного излучения указывает на то, что, комбинируя вид полировки и скорость лазерного воздействия на поверхность, можно добиться значительного уменьшения рассеянного поверхностями излучения.

2. Изучено распределение по глубине структурных нарушений, возникающих в процессе ионного легирования монокристалла кремния марки КДБ-10 (111) ионами фосфора с энергией £ = 100кэВ, дозой Ф = 6x1015 см"2 при плотности потока ионов 2,5x1013 cm'V. Проведенное исследование позволило установить, что при используемых режимах ионной имплантации фосфора в кремний, область радиационных нарушений простирается до глубин 250 ± 20 нм. Степень нарушенности кристаллической решетки максимальна у поверхности кристалла и спадает с увеличением глубины. На глубинах в области 160 + 10 нм возможно существование максимума плотности радиационных дефектов междо-узельного характера. Приведенные результаты дают основания полагать, что внутри поврежденной области кристалла существуют пространственно разделенные слои, обогащенные радиационными нарушениями различного типа. Полученные результаты хорошо согласуются с результатами электрофизических исследований и исследований методом ультрамягкой эмиссионной спектроскопии с варьированием энергии электронного возбуждения.

3. Исследован процесс эпитаксиального роста слоев кремния на кремнии на различных стадиях технологического цикла. Показано, что качество эпитаксиальных слоев в значительной степени зависит от совершенства кристаллической структуры и статистики шероховатостей

Энергия (эВ)

Рис. 5. Ближняя тонкая структура Б^з - спектров отражения плавленого кварца после "простой" и "глубокой" полировок, измеренных при углах скользящего падения 0=2° - 12° с использованием неполя-ризованного излучения рентгеновской трубки.

Сплошной линией показаны измерения после "глубокой" полировки; пунктирной линией - измерения после "простой" полировки.

поверхности исходной подложки. На основе совместного анализа углового распределения рассеянного излучения и тонкой структуры спектров отражения сделано предположение о чувствительности пика аномального рассеяния к присутствию в приповерхностной области протяженных дефектов - трещин, границ зерен, дислокаций и т. п.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Впервые измерены спектры отражения одной и той же аморфной пленки диоксида кремния Si02 толщиной 120 нм в широкой области энергий 60-3000 эВ и рассчитаны на их основе с учетом шероховатости поверхности распределения абсолютных значений оптических постоянных, включая тонкую структуру в областях SÍL2.3-, ОК.- и SiK-порогов ионизации с использованием дисперсионного соотношения Кра-мерса-Кронига. Установлен критерий, согласно которому экспериментальный спектр отражения можно экстраполировать соотношением R(E) ~ К4 из энергетической точки, определяемой соотношением 0С< в/1. Надежность полученных оптических постоянных гарантируется хорошим согласованием данных, полученных двумя независимыми методами расчета.

2. Проведено систематическое изучение влияния химического состояния поглощающего атома и совершенства кристаллической структуры на спектры отражения и поглощения. Обнаружена высокая чувствительность околопороговой тонкой структуры спектров отражения к сорту, химическому состоянию атомов, а также к структурным нарушениям в приповерхностной области отражателей. Обнаруженная корреляция изменений тонкой структуры спектров отражения и поглощения обеспечивает возможность непосредственного анализа кривых отражения без промежуточного решения уравнения Крамерса-Кронига.

3. Впервые проведено детальное исследование процесса рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения от различных поверхностей как в условиях полного внешнего отражения, так и вне его. Экспериментально доказано существование сильной зависимости характеристик отражения и рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения от статистики высот шероховатостей и толщины нарушенного переходного слоя. По данным

спектральных зависимостей коэффициентов отражения и характеру рассеяния излучения в области аномальной дисперсии вблизи L2,r края поглощения кремния в кварце установлено, что при одинаковых высотах шероховатостей различные технологические обработки могут приводить к возникновению шероховатостей, существенно различающихся по радиусам корреляции, и по толщинам нарушенных переходных слоев.

4. Экспериментально доказано существование эффекта аномального рассеяния (эффекта Ионеды) в области ультрамягкого рентгеновского излучения и зависимости его величины от величины коэффициента поглощения материала отражателя и характеристик микрорельефа его поверхности.

5. Впервые проведено систематическое экспериментальное исследование влияния пространственной анизотропии одноосного кристалла BNrei(C на отражение и рассеяние рентгеновских лучей в широком диапазоне углов скользящего падения и энергий, включая ВК- и NK-пороги ионизации, с использованием s - поляризованного синхротронного излучения и неполяризованного излучения рентгеновской трубки. Полученные результаты указывают на существование ориентационной зависимости спектров отражения и рассеяния в околопороговой области. Предположено, что механизм этой зависимости состоит в различной степени проявления переходов ls электронов в п{1рга\ - компонента) и сг( е'(2рху )- компонента)- состояния зоны проводимости кристалла в зависимости от его ориентации, определяемой взаимным расположением вектора напряженности электрического поля падающей электромагнитной волны Е и кристаллографической оси с кристалла (flic или ELc).

6. Анализ ориентационных зависимостей рассчитанных спектров поглощения показал возможность прослеживания роли каждого канала возбуждения в формировании тонкой структуры. Экспериментально доказана теоретически предсказанная различная динамика формирования К-спектров поглощения вблизи порогов ионизации бора и азота: формирование ВК- спектра поглощения локализовано в кластере BNf ~, в то время как для интерпретации NK- спектра поглощения необходим выбор расширенного кластера BN3B6N3, включающего первые три координационные сферы вокруг поглощающего атома. Совместное рассмотрение ВК- и NK- рассчитанных спектров поглощения указывает на

то, что 2pz состояния азота доминируют в л взаимодействии атомов бора и азота в плоских сетках (вдоль слоев), в то время как состояния бора остаются атомоподобными. Анализ ориентационных зависимостей измеренных ВК-спектров отражения и рассчитанных спектров поглощения продемонстрировал высокую чувствительность тонкой структуры спектров к электронно - ядерным (вибронным) состояниям системы, а также к релаксации электронной системы на появление дырки на внутреннем уровне.

7. Экспериментально определена угловая зависимость глубины формирования отраженного пучка мягкого рентгеновского излучения от угла скользящего падения как в области полного внешнего отражения, так и вне ее для диоксида кремния, и дано качественное объяснение ее вида.

8. Изучен ряд промышленно важных систем и процессов, демонстрирующий высокую эффективность применения ультрамягкой рентгеновской рефлектометрии для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач физики твердого тела.

9. Совокупность полученных данных и использованных методических приемов формирует базу для применения рентгеновской рефлектометрии в качестве метода неразрушающего послойного анализа химического фазового состава, электронной структуры и атомного строения поверхностных слоев отражателей.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

[1] Ершов O.A. Отражение ультрамягкого рентгеновского излучения и связь коэффициента отражения с коэффициентом поглощения. Дис. канд. физ.-мат. наук, Л., ЛГУ, 1966

[2] Windt D.L., Cash W.C., Scott J.M., Arendt P., Newnam В., Fisher R.F., Swartziander A.B., Takacs P.Z., Pinneo J.M. Appl. Optics 1988 27 №2, 279

[3] Windt L. Appl. Optics. 1991 30 №1, 15

[4] Yanagihara M., Jianlin C., Yamamoto M., Namioka T. Rev.Sci.Instrum. 1989 60 7,2030

[5] Асадчиков B.E., Андреев B.B., Виноградов A.B., Карабеков А.Ю., Кожевников И.В., Кривоносов Ю.С., Постнов A.A., Сагитов С.И. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1998 7 17

[6] Borisova S.S., Mikhailov I.F., Kozhevnikov I.V., Vinogradov A.V. Opt. & Acoustical Review. 1991 1 183

[7] Wolf R., Birken H.G. and Kunz C. Appl. Opt. 1992 31 7313

[8] Andre J.M., Sammar А., Вас S., Onahabi M., Idir M., Soullie G„ Barchewitz R. J. Phys. III France. 1994 4 1659

[9] Weber W.M. Physica, 1962 28 689

[10] Виноградов A.B., Кожевников И.В. Труды ФИАН. 1989 196 i

[11] Борн M., Вольф Э. Основы оптики. - М., Наука, 1973, 720 с

[12] Зеркальная рентгеновская оптика. - Под общ. Ред. А.В.Виноградова. JL, Машиностроение, 1989, 463 с

[13] Ершов O.A., Чернова С.И. Опт. и спектр. 1969 26 вып.З, 597

[14] Ершов O.A., Бурцева В.М., Опт. и спектр., 1970 28 вып1, 167

[15] Лукирский А.П., Брытов И.А., Комяк Н.И. Сб. Аппаратура и методы рентгеновского анализа. - Вып. 2, СКБ РА, 4

[16] Hogrefe Н., Giesenberg D., Haelbich R-P and Kunz С. Nucl. Instrum. Methods. 1983 208 415

[17] Jark W., Haelbich R-P, Hogrefe H. and Kunz C. Nucl. Instrum. Methods. 1983 209 315

[18] Tanaka Isao, Kawai Jun and Adachi Hirohiko Phys. Rev. B. 1995 52 №16, 1173

[19] Franke R., Bender S., Hormes J., Pavlychev A.A., Fominych N.G., Chemical Physics, 1997 216 243

[20] Эйхенвальд Ф.Ф. ЖРФХО. 1909 41 131

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:

1. Филатова Е.О., Благовещенская Т.А. Письма в ЖЭТФ. 1990 52 1005-1007 .

2. Филатова Е.О., Благовещенская Т.А., Кожахметов С.К. ФТТ, 1990, 32 1551-1553

3. Шулаков A.C., Филатова Е.О., Степанов А.П., Кожахметов С.К. ФТТ. 1990 32 2895-2898

4. Филатова Е.О., Кожахметов С.К., Виноградов A.C., Благовещенская Т.А. ФТП. 1990 24 1216-1221

5. Филатова Е.О., Благовещенская Т.А., Кожахметов С.К., Шулаков A.C., Алавердов В.И. Электронная техника, сер.2, Полупроводниковые приборы. 1991, вып.З, 212-216

6. Филатова Е.О., Благовещенская Т.А. ФТТ.1991 33 2320-2325

7. Благовещенская Т.А., Филатова Е.О. Письма в ЖТФ. 1991 17

14-16

8.Филатова Е.О., Благовещенская Т.А., Кожахметов С.К., Кондратьева Т.С. Тезисы IX Всесоюзн. конф. ВУФ-91, 1991 100

9. Filatova Е.О., Blagoveshcenskaya Т.А. J. X-ray Scin. & Tech. 1992 3 204-210

10. Филатова E.O., Сагитов С.И., Благовещенская Т.А., Кожахметов С.К., Преображенский А.Б. Письма в ЖЭТФ. 1992 18 16-21

11. Filatova Е.О. Abst. of X Intern, conf. of vacuum ultraviolet radiation Physics "VUV-10", Paris. 1992 T48

12. Filatova E.O., Blessing C., Friedrich J. Annual Report 1993, DESY, 207-208

13. Filatova E.O., Blessing C., Friedrich J. Annual Report 1993, DESY, 209-210

14. Filatova E.O., Blagoveshchenskaya T.A. J. of X-Ray Science and Technology, 1993 4 1-7

15. Filatova E.O., Lukyanov V.A., Blessing C„ Friedrich J. HASYLAB, Annual Report 1994, DESY, 253-254

16. Filatova E.O., Blessing C., Friedrich J. HASYLAB, Annual Report 1994, DESY, 255-256

17. Filatova E.O., Stepanov A.P., Blessing C., Friedrich J., Barchewitz R., Andre J.-M., Le Guern F., Вас S. and Troussel D. J. Phys.: Condens. Matter. 1995 7 2731-2744

18. Filatova E.O., Pavlychev A.A., Blessing C., Friedrich J., Physica B, 1995 208 & 209 417-418

19. FilatovaE.O., Shulakov A.S.J. Col. & Interface Scin. 1995 169 361364

20. FilatovaE.O., Shulakov A.S. SPIE. X-ray Optics and Surface Science.

1995 2453 122-129

21. FilatovaE.O. SPIE. X-ray Optics and Surface Science. 1995 2453 130-140

22. Филатова E.O., Степанов А.И., Лукьянов B.A. Оптика и спектр.

1996 81 № 3,458-463

23. Filatova Е.О., Lukyanov V.A., Blessing С., Friedrich J. J. Electron Spectroscopy &. Related Phenomena 1996 79 63-66

24. Филатова Е.О., Шулаков A.C., Лукьянов В.А. ФТТ. 1998 40 13601363

25. Filatova Е.О., Lukyanov V.A., Barchewitz R., Andre J.-M., Idir M. and Stemmler Ph. J. Phys.: Condens. Matter. 1999 11 3355-3370

26. Заключительный отчет по НИР НИИ физики ЛГУ. Рук. Е.О. Филатова. N ГР 01870026242, инв.02890050312. Л., 1989, 53 с.

27. Заключительный отчет по НИР НИИ физики ЛГУ. Рук. Е.О. Филатова. N ГР 01910048360, инв.02010048047. Л., 1991, 55 с.

29. Боричев В.П., Виноградов A.C., Смирнов И.Н., Филатова Е.О., Утенкова О.В., Щукин Г.А. // A.c. N 3717778/25, приоритет от 2.04.84., класс: 01 N23/20.

Подписано * печати 21.012000 СПбГУКИ. 31.01.2000. Зак.21. Тир.100

Введение

ГЛАВА I. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РЕНТГЕНОВСКОЙ

РЕФЛЕКТОМЕТРИИ.

1.1. Основные закономерности отражения рентгеновского излучения от идеальной поверхности твердых тел (Френелевское приближение).

1.2. Отражение и рассеяние рентгеновских лучей реальными поверхностями.

ГЛАВА II. ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1 Спектрометр ультрамягкого рентгеновского излучения

РСМ-500.

2.1.1. Конструкция и характеристики.

2.1.2. Методика проведения эксперимента.

2.2. UHV- рефлектометр.

2.3. MOGOTEX.

2.4. Характеристика образцов.

ГЛАВА III. РАСЧЕТ АБСОЛЮТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ОПТИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ СПЕКТРОВ ОТРАЖЕНИЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ Si02.

3.1. Угловые и спектральные зависимости коэффициента отражения в широком интервале энергий 60 - 3000 эВ.

3.2. Расчет оптических постоянных из угловых зависимостей коэффициента отражения.

3.3. Расчет спектральных зависимостей оптических постоянных. Влияние экстраполяции спектра в высокоэнергетической области на абсолютные значения оптических постоянных.

3.4. Результаты и выводы.

ГЛАВА IV. СПЕКТРЫ ОТРАЖЕНИЯ КРЕМНИЯ И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ.

4.1 Спектры отражения и оптические постоянные кремния и его соединений

4.1.1. БьЭЮз с толщиной диоксида 1,9 нм.

4.1.2. Монокристаллический карбид кремния а-81С. * ^

4.1.3. Аморфный нитрид кремния 8131Ч4. 1 ^

4.2. Квазимолекулярные особенности формирования спектров поглощения.

4.3. Влияние совершенства кристаллической структуры на спектры отражения.

Ультрамягкое рентгеновское излучение занимает в шкале электромагнитных волн область спектра примерно от 1,5 нм до 100 нм. До конца 50-х годов эта промежуточная между рентгеновским и ультрафиолетовым излучением область спектра оставалась практически неизученной. Низкая техника эксперимента создавала большие экспериментальные трудности, которые тормозили развитие ультрамягкой рентгеновской спектроскопии, обладающей солидными преимуществами по сравнению с коротковолновой рентгеновской спектроскопией при изучении электронной структуры твердого тела. Исследования в этом спектральном диапазоне позволяют достичь максимального физического разрешения спектров (определяемого энергетической шириной остовных уровней), а при исследовании твердых тел - максимальной поверхностной чувствительности из-за сильного поглощения ультрамягкого рентгеновского излучения в веществе.

Основы ультрамягкой рентгеновской спектроскопии были заложены А. П. Лукирским в Ленинградском государственном университете в конце 50-х - начале 60-х годов. Именно тогда появились первые работы под его руководством по отражению, вызванные необходимостью создания фильтрующих отражателей, позволяющих устранить одну из основных трудностей при изучении рентгеновских длинноволновых спектров, связанную с наложением излучения, отраженного решеткой в разных порядках дифракции. Эти работы стали началом активных исследований спектральных и угловых зависимостей коэффициента отражения различных веществ и покрытий в широком спектральном диапазоне. Их результаты позволили выбрать наиболее эффективные отражательные элементы оптики спектральных приборов. Следует отметить, что потребности оптики мягкого рентгеновского излучения и в настоящее время являются движущей силой большого числа теоретических и экспериментальных исследований.

Несколько позже была показана применимость формул Френеля в области мягкого рентгеновского излучения и реализован способ расчета спектральных зависимостей коэффициента поглощения на основе экспериментальных спектров отражения решением уравнений Крамерса-Кронига [24]. Показано, что различные способы экстраполяции экспериментального спектра отражения (в коротковолновую и длинноволновую области энергии) сильно влияют на абсолютные значения рассчитываемых величин, при этом положения экстремумов в рассчитанной зависимости коэффициента поглощения /и(Е) не изменяются при любом способе экстраполяции.

Усиление внимания к спектроскопии отражения было обусловлено широкими возможностями использования за рубежом источников синхро-тронного излучения, позволяющими исследовать отражение в широких спектральных интервалах. При этом спектроскопия отражения развивалась в основном в двух направлениях: как метод, позволяющий определять оптические постоянные вещества преимущественно на основе угловых зависимостей коэффициента отражения при фиксированных значениях энергий [89, 95, 142, 143], и как метод, позволяющий изучать статистические свойства поверхностей [65, 73, 96, 103]. Развитие обоих направлений стимулировалось прежде всего разработкой новых оптических элементов нормального падения: многослойных зеркал, а также прозрачных дифракционных элементов - френелевских пластинок, пропускающих решеток.

Анализ тонкой структуры спектров отражения вблизи порогов ионизации обычно не проводился. Вместе с тем отдельные исследования [5, 24] показывали, что тонкая структура спектров отражения вблизи порогов ионизации внутренних уровней, несущая (более сложным образом) информацию об энергетическом распределении плотности состояний зоны проводимости, очень чувствительна как к сорту атомов, расположенных в поверхностном слое исследуемого образца, так и к химическому состоянию атомов.

Определенную роль в развитии спектроскопии отражения сыграло бурное развитие микроэлектроники, выделившей круг полупроводниковых материалов (монокристаллы кремния, карбида кремния и т.д.) и технологий (процесс окисления поверхности, эпитаксиальный рост пленок и т.д.), которые невозможно было изучать с использованием традиционной абсорбционной спектроскопии. Использование спектроскопии квантового выхода внешнего рентгеновского фотоэффекта было также ограничено, поскольку этот метод не позволяет определять абсолютные значения оптических постоянных (в частности, коэффициентов поглощения) материалов, необходимые для создания рентгеновских зеркал и фильтров, широко используемых в космических исследованиях, при изучении плазмы и в других областях науки. Необходим был неразрушающий поверхностно чувствительный метод, позволяющий получать абсолютные значения оптических постоянных, изучать электронную структуру и атомное строение поверхностных областей твердых тел - отражателей, в том числе монокристаллов, с учетом реального строения морфологии поверхности. С точки зрения фундаментальных представлений взаимодействия электромагнитного излучения с поверхностью твердых тел и имеющихся экспериментальных работ именно метод ультрамягкой рентгеновской рефлектомет-рии позволяет решать выше поставленные задачи, выделяясь, таким образом, в самостоятельный метод семейства методов спектроскопии неглубоких остовных уровней атомов.

Основной целью работы является разработка методов получения информации о фундаментальных характеристиках электронного и атомного строения поверхностной области твердых тел - отражателей методами зеркальной рефлектометрии и рассеяния мягкого рентгеновского излучения. Основным способом достижения поставленной цели является изучение механизмов взаимодействия мягкого рентгеновского излучения в возможно более широком спектральном диапазоне, включающем пороги ионизации, с твердотельными отражателями различных типов и с различной морфологией поверхности: кристаллами различной симметрии, включая одноосные, аморфными твердыми телами и покрытиями, слабо и сильно шероховатыми поверхностями, в том числе контролируемыми независимыми методами.

Основными задачами работы, решение которых позволяет достичь намеченной цели, являются следующие:

- совершенствование методики эксперимента, обеспечивающей проведение рентгеноспектральных исследований вблизи порогов ионизации внутренних уровней с высоким энергетическим разрешением при варьировании углов скользящего падения в широких пределах, на спектрометре РСМ - 500 с использованием неполяризованного тормозного излучения рентгеновской трубки и поляризованного синхротронного излучения в широком спектральном диапазоне;

- изучение спектральных распределений коэффициента отражения в широком спектральном интервале, позволяющем с наибольшей точностью использовать дисперсионные соотношения для расчета оптических постоянных; нахождение и обоснование критерия выбора способа экстраполяции экспериментальных данных;

- изучение чувствительности спектральных распределений коэффициента отражения вблизи порогов ионизации внутренних уровней к сорту атомов и их химическому состоянию, а также к нарушениям кристаллической структуры;

- изучение роли пространственной дисперсии в рентгеновской области при взаимодействии электромагнитного излучения с анизотропными кристаллами;

- изучение угловых распределений ультрамягкого рентгеновского излучения, рассеянного поверхностями различного качества обработки, и установление корреляций характеристик рассеяния со статистическими свойствами реальных поверхностей и веществом отражателей для различных условий проведения эксперимента (в зависимости от угла скользящего падения излучения на отражатель и от его длины волны);

- изучение угловой зависимости глубины формирования отраженного излучения и оценка эффективности применения метода ультрамягкой рентгеновской спектроскопии отражения к исследованию различных систем и процессов, происходящих в приповерхностных слоях твердых тел; проверка достоверности полученных результатов.

Научная новизна работы во многом определяется актуальностью и новизной цели и решаемых задач исследования. Впервые на обширном материале изучены особенности процессов отражения и рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения в широком энергетическом диапазоне, с учетом реального микрорельефа и атомного строения отражающих поверхностей, дающие возможность для детального изучения механизмов этих процессов и их теоретического описания и позволяющие использовать спектроскопию отражения как метод неразрушающего послойного анализа электронного и атомного строения поверхностных слоев отражателей. Подавляющее большинство результатов работы получено впервые, в частности:

- на основе экспериментальных спектров отражения с использованием дисперсионного соотношения Крамерса-Кронига получено детальное распределение абсолютных значений оптических постоянных диоксида кремния в области энергий 60 - 3000 эВ, в том числе вблизи SiL2;3-, ОК- и SiK-порогов ионизации; развитие методик измерения абсолютных значений оптических постоянных вблизи порогов ионизации имеет большое значение для совершенствования теоретического описания процесса взаимодействия мягкого рентгеновского излучения с твердыми телами, имеющего в настоящее время, в основном, качественный характер;

- установлен критерий, согласно которому экспериментальный спектр отражения можно экстраполировать соотношением R(E) ~ из энергетической точки, определяемой соотношением < ^;

- обнаружена высокая чувствительность околопороговой тонкой структуры спектров отражения к сорту, химическому состоянию атомов, а также структурным нарушениям;

- обнаружена корреляция изменений тонкой структуры спектров отражения и поглощения, что обеспечивает возможность непосредственного анализа кривых отражения без промежуточного решения уравнения Крамерса-Кронига;

- проведено экспериментальное исследование процесса рассеяния от поверхностей разного качества в условиях полного внешнего отражения и вне их и показано существование влияния на процессы рассеяния и отражения величины радиусов корреляции высот шероховатостей и структурных нарушений, возникающих при технологической обработке в приповерхностных слоях отражателей;

- экспериментально доказано существование эффекта аномального рассеяния (эффекта Ионеды) в области ультрамягкого рентгеновского излучения; проанализированы факторы, влияющие на величину аномального рассеяния рентгеновских лучей;

- обнаружена и изучена ориентационная зависимость спектров отражения и рассеяния рентгеновских лучей в одноосном кристалле ВМгекс вблизи ВК - и 1ЧК - порогов ионизации в широком диапазоне углов скользящего падения с использованием я - поляризованного синхротронного излучения и неполяризованного излучения рентгеновской трубки;

- обнаружена ориентационная зависимость спектров поглощения, рассчитанных на основе измеренных спектров отражения, суть которой состоит в различной степени проявления переходов электронов в тт и *

2р2а2 - компонента) и сг(е (2рху) - компонента)- состояния в зависимости от ориентации кристалла, определяемой взаимным расположением вектора напряженности электрического поля падающей электромагнитной волны Е и кристаллографической оси с кристалла (Е\ | с или Е1с); показана возможность прослеживания роли каждого канала возбуждения в формировании тонкой структуры спектров поглощения;

- экспериментально доказана различная динамика формирования К - спектров поглощения вблизи порогов ионизации бора и азота, что хорошо согласуется с теоретическими расчетами;

- обнаружена высокая чувствительность тонкой структуры спектров отражения и рассчитанных на их основе спектров поглощения к электронно - ядерным (вибронным) состояниям системы, а также к релаксации электронной системы на появление дырки на внутреннем уровне;

- обнаружена высокая чувствительность абсолютных значений коэффициентов отражения к планарной анизотропии поверхности;

- экспериментально определена угловая зависимость глубины формирования отраженного пучка мягкого рентгеновского излучения;

- изучен ряд промышленно важных систем и процессов, демонстрирующий высокую эффективность применения ультрамягкой рентгеновской рефлектометрии для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач физики твердого тела.

Научная и практическая ценность работы определяется тем, что разработанные методические приемы исследования тонкой структуры спектров отражения в области порогов ионизации внутренних оболочек атомов в твердых телах и расчета спектральных зависимостей оптических постоянных на основе экспериментальных спектров отражения увеличивают информативность метода ультрамягкой рентгеновской спектроскопии как метода исследования электронной структуры вещества. Проведенное детальное изучение процессов отражения и рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения от различных реальных поверхностей в условиях полного внешнего отражения и вне их продемонстрировало высокую эффективность использования спектроскопии отражения при изучении микрорельефа и атомной структуры поверхности и позволило расширить представления о фундаментальных процессах, сопровождающих взаимодействие электромагнитного излучения с поверхностями отражателей. Закономерности, выявленные при изучении влияния пространственной анизотропии кристаллов на процессы отражения и рассеяния рентгеновских лучей, будут способствовать дальнейшему развитию теоретических моделей, правильно описывающих механизм формирования ближней тонкой структуры в рентгеновских спектрах поглощения и связь тонкой структуры с электронной структурой твердых тел, а также развитию теории рассеяния от шероховатых поверхностей.

Обнаруженная высокая чувствительность околопороговой тонкой структуры спектров отражения к сорту атомов, расположенных в поверхностном слое отражателей, их химическому состоянию и координации атомов окружения, в сочетании с установленной зависимостью глубины формирования зеркально отраженного пучка от угла скользящего падения излучения на отражатель и учетом обнаруженной корреляции изменений тонкой структуры спектров отражения и поглощения позволяют использовать спектроскопию отражения в качестве метода фазового химического анализа, что является новым оригинальным направлением и существенно расширяет традиционные границы применения рентгеновской рефлекто-метрии.

Практическая ценность работы состоит также в установлении влияния различных технологий обработки поверхности на процессы рассеяния и отражения рентгеновских лучей. Экспериментально обнаруженная и доказанная значимость величины радиусов корреляции высот шероховатостей, толщины и характера нарушенного переходного слоя в процессе отражения и рассеяния рентгеновских лучей будут способствовать дальнейшему развитию рентгеновской оптики, в частности совершенствованию технологий изготовления сверхгладких поверхностей.

Достоверность полученных результатов гарантируется применением современных методов экспериментального исследования отражения и рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения, проведением измерений в беспрецедентно широком спектральном диапазоне, позволяющем многократно повысить точность вычисления оптических постоянных и т.д., использованием различных методик вычисления оптических постоянных, хорошей корреляцией абсолютных значений полученных данных в области нормальной дисперсии с табличными данными, а также применением современных моделей теоретического описания взаимодействия рентгеновского излучения с твердыми телами.

Положения, выносимые на защиту.

1. Спектральное распределение оптических постоянных диоксида кремния в области энергий 60-3000 эВ и методика их расчета по данным измеренных спектрально-угловых зависимостей зеркального отражения рентгеновского излучения.

2. Отражение как Б-поляризованного, так и неполяризованного рентгеновского излучения в области аномальной дисперсии одноосного кристалла В1Мгекс является анизотропным и проявляется в ориентационной зависимости спектров отражения и аномального рассеяния.

3. Эффект аномального рассеяния (эффект Ионеды) существует не только для слабо поглощающих отражателей, но и в области ультрамягкого рентгеновского излучения. Амплитуда рассеяния зависит от высот шероховатостей, их планарной статистики и от наличия и характеристик переходного слоя на поверхности отражателей.

4. Тонкая структура спектров отражения и рассчитанных спектров поглощения чувствительна к характеристикам атомной структуры ближнего и дальнего порядка поверхностных слоев отражателей, а так же к динамике их атомной и электронной подсистем.

5. Результаты измерения угловой зависимости глубины формирования отраженного луча для поверхности диоксида кремния в области

L2j3-nopora, свидетельствующие о существовании такой зависимости даже в области полного внешнего отражения.

6. Спектроскопия отражения мягкого рентгеновского излучения может эффективно использоваться для неразрушающего послойного анализа электронной структуры, фазового химического состава и особенностей атомного строения поверхностных слоев отражателей в диапазоне толщин от единиц до десятков нм.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах:

Всесоюзном семинаре "Микролитография" (Черноголовка, 1984);

II Всесоюзной конференции "Квантовая химия и спектроскопия твердого тела" (Свердловск, 1985);

X и ХУ Всесоюзных школах - семинарах "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Одесса, 1986; Ивано-Франковск, 1989);

XIV и XV Всесоюзных совещаниях по рентгеновской и электронной спектроскопии (Иркутск, 1984; Ленинград, 1988);

III Всесоюзном совещании по межвузовской комплексной программе "Рентген" (Черновцы, 1989);

Всесоюзном совещании "Проблемы рентгеновской диагностики несовершенства кристаллов" (Цахкадзор, 1985);

IX Всесоюзной конференции по физике ВУФ - излучения (1991);

ХШ и XV Международных конференциях по рентгеновской спектроскопии "X -Ray and Inner - Shell Processes in Atoms, Molecules and Solids" (Лейпциг, Германия, 1984; Ноксвилл, США, 1990);

- 17

IX, X, XI и XII Международных конференциях по физике ВУФ -излучения (Гонолулу, Гавайи, 1989; Париж, Франция, 1992; Токио, Япония, 1995; Сан Франциско, США, 1998);

XIII, XIV и XV Европейских конференциях по физике поверхности ECOSS (Варвик, Швеция, 1991; Лейпциг, Германия, 1994; Лиль, Франция, 1995);

III Международной конференции "Surface X-ray and neutron scattering" (Москва, Россия, 1993);

VI Международной конференции ISSP "Frontiers in Synchrotron Radiation Spectroscopy" (Токио, Япония, 1997);

VIII и X Международных конференциях "X-ray Absorption Fine Structure - XAFS" (Берлин, Германия, 1994; Чикаго, США, 1998)

IX Международной конференции ISCFS "Science and Technologies of Thin Films and Surfaces" (Копенгаген, Дания, 1996)

Основные результаты и выводы диссертационной работы следующие.

1. Впервые измерены спектры отражения одной и той же аморфной пленки диоксида кремния 8Ю2 толщиной 120 нм в широкой области энергий 60 - 3000 эВ и рассчитаны на их основе с учетом шероховатости поверхности распределения абсолютных значений оптических постоянных, включая тонкую структуру в областях 81Ь2 3-, ОК- и ЗЖ-порогов ионизации с использованием дисперсионного соотношения Крамерса-Кронига. Установлен критерий, согласно которому экспериментальный спектр отражения можно экстраполировать соотношением Я(Е) ~ Ел из энергетической точки, определяемой соотношением вс< в/1. Надежность полученных оптических постоянных гарантируется хорошим согласованием данных, полученных двумя независимыми методами расчета.

2. Проведено систематическое изучение влияния химического состояния поглощающего атома и совершенства кристаллической структуры на спектры отражения и поглощения. Обнаружена высокая чувствительность околопороговой тонкой структуры спектров отражения к сорту, химическому состоянию атомов, а также к структурным нарушениям в приповерхностной области отражателей. Обнаруженная корреляция изменений тонкой структуры спектров отражения и поглощения обеспечивает возможность непосредственного анализа кривых отражения без промежуточного решения уравнения Крамерса-Кронига.

3. Впервые проведено детальное исследование процесса рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения от различных поверхностей как в условиях полного внешнего отражения, так и вне его. Экспериментально доказано существование сильной зависимости характеристик отражения и рассеяния ультрамягкого рентгеновского излучения от статистики высот шероховатостей и толщины нарушенного переходного слоя. По данным спектральных зависимостей коэффициентов отражения и характеру рассеяния излучения в области аномальной дисперсии вблизи Ь2;3- края поглощения кремния в кварце установлено, что при одинаковых высотах шероховатостей различные технологические обработки могут приводить к возникновению шероховатостей, существенно различающихся по радиусам корреляции, и по толщинам нарушенных переходных слоев.

4. Экспериментально доказано существование эффекта аномального рассеяния (эффекта Ионеды) в области ультрамягкого рентгеновского излучения и зависимости его величины от величины коэффициента поглощения материала отражателя и характеристик микрорельефа поверхности.

5. Впервые проведено систематическое экспериментальное исследование влияния пространственной анизотропии одноосного кристалла ВИгекс на отражение и рассеяние рентгеновских лучей в широком диапазоне углов скользящего падения и энергий, включая ВК- и 1ЧК-пороги ионизации, с использованием 5 - поляризованного синхротронного излучения и неполяризованного излучения рентгеновской трубки. Полученные результаты указывают на существование ориентационной зависимости спектров отражения и рассеяния в околопороговой области. Предположено, что механизм этой зависимости состоит в различной степени проявления перем » ходов 15 электронов в 7г{1р2а2 - компонента) и сг(е (2р ) - компонента)состояния зоны проводимости кристалла в зависимости от его ориентации, определяемой взаимным расположением вектора напряженности электрического поля падающей электромагнитной волны Е и кристаллографической оси с кристалла (Е11 с или Е±с).

6. Анализ ориентационных зависимостей рассчитанных спектров поглощения показал возможность прослеживания роли каждого канала возбуждения в формировании тонкой структуры. Экспериментально доказана теоретически предсказанная различная динамика формирования К-спектров поглощения вблизи порогов ионизации бора и азота: формирование ВК- спектра поглощения локализовано в кластере , в то время как для интерпретации 1ЧК- спектра поглощения необходим выбор расширенного кластера ВК3В6Ы3, включающего первые три координационные сферы вокруг поглощающего атома. Совместное рассмотрение ВК- и 1\ГК-рассчитанных спектров поглощения указывает на то, что 2р2 состояния азота доминируют в л взаимодействии атомов бора и азота в плоских сетках (вдоль слоев), в то время как состояния бора остаются атомоподобны-ми. Анализ ориентационных зависимостей измеренных ВК-спектров отражения и рассчитанных спектров поглощения продемонстрировал высокую чувствительность тонкой структуры спектров к электронно - ядерным (вибронным) состояниям системы, а также к релаксации электронной системы на появление дырки на внутреннем уровне.

7. Экспериментально определена угловая зависимость глубины формирования отраженного пучка мягкого рентгеновского излучения от угла скользящего падения как в области полного внешнего отражения, так и вне ее для диоксида кремния, и дано качественное объяснение ее вида.

8. Изучен ряд промышленно важных систем и процессов, демонстрирующий высокую эффективность применения ультрамягкой рентгеновской рефлектометрии для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач физики твердого тела.

9. Совокупность полученных данных и использованных методических приемов формирует базу для применения рентгеновской рефлекто

-357метрии в качестве метода неразрушающего послойного анализа химиче ского фазового состава, электронной структуры и атомного строения по верхностных слоев отражателей.

Заключение

1. Новожилов Ю.В., Яппа Ю.А. Электродинамика. - М., Наука, 1978,351 с

2. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М., Наука, 1973, 720 с

3. Агранович В.М., Гинзбург В.Л. Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов. М., Наука, 1979, 432 с

4. Израилева Л.К., Боровский И.Б. Изв. АН СССР, сер.физ., 1978 36438

5. Weber W.M. Physica, 1962 28 689

6. Мишетт А. Оптика мягкого рентгеновского излучения. М., Мир, 1989,351 с

7. Савинов Е.П., Ляховская И.И., Ершов O.A., Ковалева Э.А. Опт. и спектр. 1969 27 342

8. Блохин М.А. Физика рентгеновских лучей. М., ГИТ Л, 1953,455 с

9. Зеркальная рентгеновская оптика. Под общ. Ред. А.В.Виноградова. Л., Машиностроение, 1989, 463 с

10. Бете Т., Солпитер Э. Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами. М., ГИФМЛ, 1960, 562 с

11. Фано У., Купер Дж. Спектральные распределения сил осцилляторов в атомах. М., Наука, 1972, 200 с

12. Амусья М.Я. Атомный фотоэффект. М., Наука, 1987, 272 с

13. Берестецкий В.Б., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Квантовая электродинамика. М., Наука, 1980

14. Виноградов A.B., Пустовалов В.В., Шевелько В.П. ЖЭТФ, 1972 63 477

15. Виноградов A.B., Толстихин О.И. К теории оптических констант в вакуумном ультрафиолетовом и мягком рентгеновском диапазонах. Препринт 139, Москва, 1989, Физический ин-т им. П.Н. Лебедева

16. Джеймс Р. Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей. М., ИЛ, 1950, 572 с

17. Andre J.-M. and Maquet A., Barchewitz. Phys. Rev. В. 1982 255671

18. Henke B.L. American Inst, of Phys., Section IV Atomic Scattering Coefficients and Calculations, 1981, 146

19. Henke B.L., Gullikson E.M. and Davis J.C. At. Data Nucl. Data Tables. 1993 54 1

20. Алавердов В.И., Подоляк E.P. Опт. и спектр. 1982 53 1113

21. Каплан И.Г, Маркин А.П. ДАН. 1975 223 1172

22. Косарев Е.А., Подоляк Е.Р. Опт. и спектр. 1984 56 643

23. Vedrinskii R.V., Kraizman V.L., Novakovich A.A., Machavariani V.Sh. J. Phys. Condens. Matter. 1992 4 6155

24. Ершов O.A. Отражение ультрамягкого рентгеновского излучения и связь коэффициента отражения с коэффициентом поглощения. Дис. канд. физ.-мат. наук, Л., ЛГУ, 1966

25. Томбулиан Д.Г. Экспериментальные методы спектроскопии рентгеновских лучей и спектры полос валентных электронов легких элементов. Сб. Рентгеновские лучи. М., ИЛ, 1960, 468 с

26. Зимкина Т.М., Фомичев В.А. Ультрамягкая рентгеновская спектроскопия. Л., ЛГУ, 1971, 130 с

27. Майзель А., Леонхард Г., Сарган Р. Рентгеновские спектры и химическая связь. Киев, Наукова думка, 1981, 420 с

28. Никифоров И .Я, Блохин М.А. Изв. АН СССР, 1963 27 314

29. Немошкаленко В.В., Антонов В.Н. Методы вычислительной физики в теории твердого тела. Зонная теория металлов. Киев, Наукова думка, 1985, 404 с

30. Немошкаленко В.В., Алешин В.Г. Теоретические основы рентгеновской эмиссионной спектрскопии. Киев, Наукова думка, 1974, 380 с

31. Ведринский Р.В. Метод рассеянных волн в теории рентгеновских и электронных спектров. Дис. докт. физ.-мат. наук. Свердловск, 1980

32. Виноградов А.С. Резонансы формы в ближней тонкой структуре ультрамягких рентгеновских спектров поглощения молекул и твердых тел. Дис. докт. физ.-мат. наук. Л., ЛГУ, 1987

33. Павлычев А.А., Виноградов А.С., Кондратьева И.В. ФТТ, 1986 28 2881

34. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М., Наука, 1984

35. Beckmann P. and Spizzichino A. The Scattering of Electromagnetic Waves From Rough Surfaces, Pergamon, New York, 1863

36. Bennett H.E. and Porteus J.O. J. Opt. Soc. Am. 1961 51 123

37. Porteus J.O. J. Opt. Soc. Am. 1963 53 1394

38. Hogrefe H., Kunz C. Appl. Opt. 1987 26 2851

39. Elson J.M. Phys. Rev. 1984 B30 5460

40. Hogrefe H. Speculare und diffuse Reflexion von weicher Rontgenotrahlung an optiochen Oderflachen. Dissertation zur Erlangang des

41. Doktorgrades, des Fachbereichs Physik der Universität Hamburg, Hamburg, 1985

42. Брытов И. А., Грудский А .Я., Слемзин В. А. О влиянии шероховатости поверхности зеркала на рассеяние ультрамягкого рентгеновского излучения. Краткие сообщения по физике. 1980, №5, 16

43. De Körte P.A.J., Laine R. Appl. Opt. 1979 18 236

44. Roos A., Bergkvist M., and Ribbing C.G. Appl. Opt. 1988 27 4660

45. Zombeck V., Brauninger H., Ondrusch A. et al. Proc. SPIE. 1981 315 174

46. Hasinger G. Die Streuung von Röntgenstrahlen an Polirten Oberflachen. München: Max-Plank-Institut fur Physik und Astrophysik, 1980, 65c.

47. Herring R.H. J.Appl. Opt. 1984 23 11546

48. Aschenbach В., Brauninger H., Hasinger G et al. Proc. SPIE. 1980 257 223

49. Birken H.G., Kunz C., Wolf R. Physica Scripta. 1990 41 385

50. Смирнов JI.A. Опт. и спектр. 1977 43 вып.З, 567

51. Смирнов JI.A., Сотникова Т.Д., Коган Ю.И. Опт. и спектр. 1985 58 400

52. Смирнов JI.A., Сотникова Т.Д., Анохин Б.С., Тайбин Б.З. Опт. и спектр. 1979 46 593

53. Schiffer R. Appl. Opt. 1987 26 704

54. Kretschmann E.Z. Physik. 1969 227 412

55. Kroger E. and Kretschmann E.Z. Physik. 1970 237 412

56. Yark W. and Kunz С. Nucl. Instr. and Meth. 1986 A246 320

57. Sinha S.K., Sirota E.B., Garoff S., Stanley H.B. Phys. Rev. B. 1986 38 №4, 2297 1988

58. Андреев A.B. Рентгеновская оптика поверхности. УФН, 1985 145 вып. 1, 113

59. Андронов A.A. Собрание трудов. Москва, АН СССР, 1956,5.12

60. Виноградов A.B., Зорев H.H., Кожевников И.В., Якушкин И.Г. ЖЭТФ. 1985 89 2124

61. Виноградов A.B., Зорев H.H., Кожевников И.В. и др. Об особенностях диффузного рассеяния при отражении рентгеновского излучения. Препринт ФИАН. 1986, №316, 31с

62. Виноградов A.B., Зорев H.H., Кожевников И.В. и др. ЖЭТФ. 1988 94 203

63. Артюков И.А., Кожевников И.В. Препринт ФИАН. 1988, №213,46с

64. Виноградов A.B., Кожевников И.В. Труды ФИАН. 1989 196 1

65. Карабеков А.Ю., Кожевников И.В. Рассеяние рентгеновского излучения шероховатой пленкой. Препринт ФИАН, 1993, №6, 47с

66. Асадчиков В.Е., Андреев В.В., Виноградов A.B., Карабеков А.Ю., Кожевников И.В., Кривоносов Ю.С., Постнов A.A., Сагитов С.И. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1998 7 17

67. Yoneda Y. Phys. Rev. 1963 131 2010

68. Guentert O.J. J. Appl. Phys. 1963 36 1361

69. Ровинский Б.М., Синайский B.M., Сиденко В.И. ФТТ. 1972 14409

70. Киселева К.В., Турьянский А.Г. Краткие сообщения по физике. 1977, №8, 25

71. Киселева К.В., Турьянский А.Г. Препринт ФИАН. 1979, №34

72. Виноградов А.В., Зорев Н.Н, ДАН. 1986 286 1377

73. Пааш Г., Хитшольд М. Поверхности твердых тел. Достижения электронной теории металлов. Под ред. Цише. М.: Мир, 1984, т.2

74. Borisova S.S., Mikhailov I.F., Kozhevnikov I.V., Vinogradov A.V. Opt. & Acoustical Review. 1991 1 183

75. Асадчиков B.E., Букреева И.Н., Виноградов A.B., Кожевников И.В., Осташев В.И., Сагитов С.И. Квантовая электроника. 1997 24 845

76. Asadchikov V.E., Duparre A., Jakobs S., Karabekov A.Yu., Kozhevnikov I.V. and Krivonosov Yu.S. Appl. Opt. 1999 38 №4

77. Asadchikov V.E., Duparre A., Kozhevnikov I.V., Krivonosov Yu.S., Sagitov S.I. Proc. SPIE. 1999 3738

78. Kozhevnikov I.V., Asadchikov V.E., Duparre A., Gilev O.N., Havronin N.F., Krivonosov Yu.S., Ostashev V.I., Steinert J. Proc. SPIE. 1999 3739

79. Bukreeva I.N., Asadchikov V.E., Gilw O.N., Havronin N.A., Kozhevnikov I.V., Krivonosov Yu.S., Ostashev V.I., Sagitov S.I. Proc. SPIE. 1999 3739

80. Sandstrom A.E. Z. Phys. 1930 65 632

81. Rose M.E., Shapiro M.M. Phys. Rev. 1948 74 1853

82. Parratt L.G., Hempstead C.F. and Jossem E.L. Phys. Rev. 1957 1051228

83. Ершов О.А., Брытов И.А., Лупирский А.П. Опт. и спектр. 1967 22 вып. 1, 127

84. Hendrik R.W. J. Opt. Soc. Amer. 1957 47 165

85. Ершов О.А. Опт. и спектр. 1967 22 468

86. Лукирский А.П., Савинов Е.П., Ершов О.А., Шепелев Ю.Ф. Опт. и спектр. 1964 16 310

87. Комптон А., Алиссон С. Рентгеновские лучи. Теория и эксперимент. Пер. с англ. -JI; М, Гостехиздат, 1941, 670с.

88. Ершов O.A., Брытов И.А. Опт. и спектр. 1967 22 вып.2, 305

89. Yanagihara М., Niwano М., Koide Т., Sato S., Miyahara Т., Iguchi Y., Yamaguchi S., Sasaki T. Appl. Optics. 1986 25 №24

90. Windt D.L., Cash W.C., Scott J.M., Arendt P., Newnam В., Fisher R.F., Swartzlander A.B., Takacs P.Z., Pinneo J.M. Appl. Optics 1988 27 №2, 279

91. Савинов Е.П., Ляховская И.И., Ершов O.A., Ковалева Э.А. Опт. и спектр. 1969 27 вып.2, 342

92. Tousey R. J. Opt. Soc. Am. 1959 29 235

93. Field G.R., Murphy E. Appl. Opt. 1971 10 1402

94. Bevington P.R. Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences, McGraw-Hill, New York, 1969

95. Lampton M., Margon В., Bowyer S. Astrophys. J. 1976 208 177

96. Windt D.L., Cash W.C., Scott J.M., Arendt P., Newnam В., Fisher R.F., Swartzlander A.B. Appl. Opt. 1988 27

97. Wolf R., Birken H.G. and Kunz С. Appl. Opt. 1992 31 7313

98. Parrati L.G. Phys. Rev. 1954 95 359

99. Segmuller A. Thin Solid Films. 1973 18 287

100. Lee P. Opt. Commun. 1982 42 195

101. Underwood J.H., Barbee T.W. Jr., Appl.Opt. 1981 20 3027

102. Marmoret R. And Andre J.M. Appl. Optics. 1983 22 17

103. Vinogradov A.V. and Zeldovich B.Y. Appl. Opt. 1977 16 89

104. Andre J.M., Sammar А., Вас S., Onahabi M., Idir M., Soullie G., Barchewitz R. J. Phys. Ill France. 1994 4 1659

105. Ершов О.А., Чернова С.И. Опт. и спектр. 1969 26 вып.З, 597

106. Toll J.S. Phys. Rev. 1956 104 1760

107. Hagemann H.J., Clucher R. and Nielson V. Preprint DESY 41-73/10, 1

108. Stern F., Solid State Physics 1963 15 ed. Seitz F. and Turnbull D. (London, Academic)

109. Young R.H. J. Opt. Soc. Am. 1977 67 520

110. Plaskett J. J. Chem. Phys. 1963 38 612

111. Лукирский А.П., Брытов И.А., Комяк Н.И. Сб. Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Вып. 2, СКБ РА, 4

112. Лукирский А.П., Савинов Е.П. Опт. и спект. 1963 14 295

113. Ершов О.А., Брытов И.А., Лукирский А.П. Опт. и спектр. 1967 22 127

114. Лукирский А.П., Савинов Е.П., Ершов О.А., Жукова И.И., Фомичев В.А. Опт. и спектр. 1965 19 вып. 3, 425

115. Лукирский А.П. Развитие методов ультрамягкой рентгеновской спектроскопии и исследования различных спектров. Дис. докт. физ.-мат. наук. Л., ЛГУ, 1964

116. Савинов Е.П., Лукирский А.П. Опт. и спектр. 1967 23 вып.2,303

117. Лукирский А.П., Савинов Е.П., Брытов И. А. и др. Изв. АИ СССР. 1964 28 №5, 866

118. Bearden J.A. US Atomic Energy Comission, Oax Ridge. Tennessee, 1964

119. Dannhoser G., Wiech G. Phys. Lett. A. 1971 35 №3, 208

120. Брытов И.А., Грудский А.Я., Оболенский E.A., Панов А.Ф. ПТЭ 1979, №6, 125

121. Hogrefe H., Giesenberg D., Haelbich R-P and Kunz C. Nucl. Instrum. Methods. 1983 208 415

122. Jark W., Haelbich R-P, Hogrefe H. and Kunz C. Nucl. Instrum. Methods. 1983 209 315

123. Jark W. and Kunz C. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1986 A246 320

124. Основы технологии кремниевых интегральных схем. Окисление, диффузия, эпитаксия. Под ред. Бургера Р., Донована Р., М., Мир, 1969, 451с.

125. Химическое газофазное осаждение тугоплавких неорганических материалов. Сб. статей, JL, ГИПХ, 1975, 100 с.

126. Palik E.D. (ed) Handbook of Optical Constants Of Solids. Orlando, FL: Academic, 1985

127. Каллуэй Д. Теория энергетической зонной структуры. М., Мир, 1969, 20 с

128. Ершов О.А., Бурцева В.М., Опт. и спектр., 1970 28 вып1, 167

129. Виноградов А.С., Филатова Е.О., Зимкина Т.М. ФТТ, 1983 25 №4, 1120

130. Bearden J.A. Rev. Mod. Phys., 1967 39 №1, 78

131. Гольцман Ф.М. Физический эксперимент и статистические выводы. Л.: ЛГУ, 1982

132. Fano V., Cooper J., Rev. Mod. Phys., 1968 40 441.

133. Филатова E.O., Виноградов A.C., Зимкина T.M., Сорокин И.А. ФТТ, 1985 27 №4, 991

134. Ершов О.А., Бурцева В.М. Оптика и спектроскопия, 1969 28 № 1, 167

135. Ершов O.A., Чернова С.И. Оптика и спектроскопия, 1969 26 № 4, 597

136. Brown F.С., Bachrach R.Z., Skibowski М. Phys. Rev. 1977 В 154781

137. Lagarde P. and Flank A.M., J. Phys. (Paris), 1986 47 1389

138. Bart F., Jollet F., Durand J.P. and Douillard L. Phys. Status Solidi, 1993 В 176 163

139. Li D., Bancroft G.M., Kasrai M., Fleet V.E., Feng X.H., Tan K.H., Yang B.X. Solid State Commun. 1993 87 613

140. Фомичев В.А., Зимкина T.M., Виноградов A.C., Евдокимов A.M. Ж. структурной химии. 1970 11 676

141. Виноградов A.C., Зимкина Т.М. Опт. и спектр. 1971 31 685

142. Barchewitz R., Cremonese-Visicato М., Onori G. J. Phys. С: Solid State Phys. 1978 11 4439

143. Windt L. Appl. Optics. 1991 30 №1, 15

144. Yanagihara M., Jianlin C., Yamamoto M., Namioka T. Rev.Sci.Instrum. 1989 60 7, 2030

145. Жукова И. И., Фомичев В.А., Виноградов A.C., Зимкина Т.М. ФТТ. 1968 10 1383

146. Добролеж С.А., Зубкова С.М., Кравец В.А., Смушкевич В.З., Толныго К.Б., Францевич И.Н. Карбид кремния. УССР, Киев, ГИТЛ, 1963, 315 с

147. Wiebke G. Ber. Deutsch. Ker. Ges. 1960 37 5, 219

148. Brown F.С., Bachrach R.Z., Skibovski M. Phys. Rev. В. 1989 45 N10, 4781

149. Butscher W., Friedrich H., Rabe Р., Schwarz W.H.E., Sonntag В. Chem. Phys. Lett., 1979 64 360

150. Friedrich H., Pittel В., Rabe Р., Schwarz W.H.E., Sonntag В. J. Phys. B, 1980 13 25

151. Павлычев A.A. Структура рентгеновских возбужденных состояний в октаэдрических и тетраэдрических молекулах и комплексах и в ионных кристаллах. Канд. дис. физ.-мат. наук, JL, ЛГУ, 1980, 163 с

152. Павлычев A.A., Виноградов A.C., Зимкина Т.М., Онопко Д.Е., Сцарган Р. Опт. и спектр. 1980 48 192

153. Павлычев A.A., Виноградов A.C., Зимкина Т.М. Опт. и спектр. 1982 52 №1,231

154. Павлычев A.A., Виноградов A.C., Зимкина Т.М., Онопко Д.Е. Опт. и спектр. 1982 52 №3, 506

155. Bearden J.A., Burr A.F. Rev. Mod. Phys., 1967 39

156. Баринский P.JI., Нефедов В.И. Рентгеноспектральное определение заряда атомов в молекулах. М., Наука, 1966, 246 с

157. Friedrich Н. Diplomarbeit Universität, Hamburg, 1976

158. Papaconstantopoulos D.A., Klein B.M. Sol. St. Commun. 1980 34 №7,511

159. Li D., Bancroft G.M., Kasrai M., Fleet M.E., Feng X.H, Tan K.H., Yang B.X. Solid State Commun. 1993 87 613

160. Брытов И.А., Ромащенко Ю.В. ФТТ. 1978 20 в.З, 664

161. Порай-Кошиц Е.А. Физика и химия стекла. 1977 3 №4, 292

162. Силинь А.Р., Трухин H.A. Точечные дефекты и элементарные возбуждения в кристаллическом и стеклообразном Si02, Рига, "Зинатне", 1985,244с.

163. Силинь А.Р., Спуя Л.Н., Лапенене А.Н. В кн. Физика и химия стеклообразующих систем. Рига, 1977, вып.5, 93

164. Берсукер И.Б. Электронное строение и свойства координационных соединений. Химия, Л, 1976, 349с.

165. Tanaka Isao, Kawai Jun and Adachi Hirohiko Phys. Rev. B. 1995 52 №16, 1173

166. Wyckoff R.G. Crystal Structures., 2nd ed. (Interscience, New York,1864)

167. Павлычев A.A., Барри А. ФТТ. 1990 32 №1, 127

168. Вайнштейн Б.К., Фридкин B.M., Инденбом В.JI. Современная крсталлография. 2 Наука, Москва, 355 с.

169. Шаскольская М.П. Кристаллография. Москва, Высшая школа, 1976, 390с.

170. Прянишников В.П. Система кремнезема. Л., 1971

171. Бацанов С.С. Ж. Структ. Химии. 1970 11 156.

172. Davies В.М., Bassoni F., Brown F.C. and Olson C.G. Phys. Rev. 1981 B24 №6, 3537

173. Brown F.C., Bachrach R.Z., Skibowski M. Phys. Rev. В., 1976 13 №6, 2633

174. Barth J., Kunz C, Zimkina T.M. DESY-SR. 1980, 11

175. Leapman R.D., Silcox J. Phys. Rev. Lett. 1979 42 №20, 1361

176. Vedrinskii R.V., Wraizman V.L., Novakovich A.A., Machavariani V. Sh. J. Phys.: Condens. Matter., 1992 4 6155

177. Hoffman R.D., Doll G.L., Eklund P.C. Phys. Rev. B. 1984 30 №10,6051

178. Joyner D.J., Hercules D.M. J. Chem. Phys. 1980 72 №2, 1095

179. Пахмансон M.C., Смирнов В.П. ФТТ, 1971 13 №3, 905

180. Пахмансон М.С., Смирнов В.П. ФТТ, 1971 13 №8, 3288

181. Doni E., Pastori Parravicini G. Nuovo Cimento, 1969 64B 117

182. Robertson J. Phys. Rev. В. 1984 29 №4, 2131

183. Xu Y.-N., Ching W.Y. J. Phys.: Condens. Matter, 1991 44 7787

184. Cattellani A., Pasternack M., Baidereschi A., Freeman A. J. Phys. Rev. В., 1987 36 6105

185. Park К.Т., Terakura К. and Hamada N. J. Phys. C.: Solid State Phys., 1987 20 1241

186. Franke R., Bender S., Hormes J., Pavlychev A.A., Fominych N.G., Chemical Physics, 1997 216 243

187. Tegeler E., Kosueh N, Wiech G., Falssler A. DESY-SR., 1978, 11

188. Franke R., Bender S. and Hormes J., Freseniws J. Anal. Chem., 1996 345 874

189. Fomichev V.A. and Rumsh M.A. J. Phys. Chem. Solids, 1968 291015

190. Barth J., Kunz С. and Zimkina T.M. Solid State Commun. 1980 36453

191. Shimada H., Matsubayashi N. and Imamura M. J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom., 1996 79 211

192. Виноградов A.C., Некипенов C.B., Павлычев A.A. ФТТ, 1991 33 №3, 896

193. Li D., Bancroff G.M. and Fleet M.E. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1996, 79 71

194. Кребс Г. Основы кристаллохимии неорганических соединений. М.: Мир, 1971

195. Hosoi J., Oikawa Т., Inoue М., Matsui Y., Endo Т. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom., 1982 27 243

196. Leapmen R.D., Fejes P.L. and Silcox J. Phys. Rev. В., 1983 282361

197. Павлычев A.A, Виноградов A.C., Степанов А.П., Шулаков A.C. Опт. и спектр., 1993 75 вып.З, 555

198. Ishiguro Е., Iwata S., Suzuki Y., Mikuni A. And Sasaki J. Phys. Rev. B, 1982 15 1841

199. Nekipelov S.V., Akimov V.N., Vinogradov A.S. Sov. Solid State Phys. 1988 30 3647

200. Nekipelov S.V., Akimov V.N., Vinogradov A.S. Sov. Solid State Phys. 1991 33 663

201. Franke R., Bender St. and Hormes J. Physica B, 1995 208/209 293

202. Pavlychev A.A., Franke R., Bender St. and Hormes J. J. Phys.: Condens. Matter. 1998 10 2181

203. Cheung T.T.P. Phys. Rev. B. 1985 31 N8, 4792

204. Painter G.S. and Ellis D.E. Phys. Rev.B. 1980 1 4747

205. Hamrim K. et al, Phys. Scripta. 1970, 1, 277

206. Hendrickson D.M., Hollander J.M. Inorg. Chem. 1969 8 2642

207. Franke R., Bender St. and Hormes J. Fresenius J. Anal. Chem. 1996 345 874

208. Эйхенвальд Ф.Ф. ЖРФХО. 1909 41 131

209. Ахманов С.А. и др. УФН. 1985 147 675

210. Appleton B.R. and Celer G.K. (Eds.) Laser and electron beam interaction with solids. New York, 1982

211. Eberhardt W., Kalkoffen G., Kunz С., Aspnes D., Cardona M. Phys. St. Sol. (b). 1978 88 N1, 135

212. Зорин Е.И., Павлов П.В., Тетельбаум Д.И. Ионное легирование полупроводников. М., 1975, 128с.

213. Мейер Дж., Эриксон Л., Дэвис Дж. Ионное легирование полупроводников. М., 1973, 296 с.

214. Вопросы радиационной технологии. Под ред. Л.С.Смирнова. Новосибирск, 1980, 294 с.

215. Александров О.В., Гавриков Г.А. ПТЭ. 1982, N3, 207

216. Смирнов И.Н. ДАН СССР. 1975 225 N3, 621

217. Домашевская Э.П., Терехов В.А., Медведев Н.М., Тростян-ский С.Н. В кн. "Фундаментальные вопросы ионной имплантации", Алма-Ата, Наука, Каз.ССР, 1987 с. 181-199

218. Filatova Е.О., Stepanov А.Р., Blessing С., Friedrich J., Barchewitz R., Andre J.-M., Le Guern F., Вас S. and Troussel D. J. Phys.: Condens. Matter.1995 7 2731

219. Филатова E.O., Степанов А.И., Лукьянов В.А. Оптика и спектр.1996 81 №3,458

220. Filatova Е.О., Lukyanov V.A., Blessing С., Friedrich J. J. Electron Spectroscopy &. Related Phenomena 1996 79 63

221. Filatova E.O., Lukyanov V.A., Barchewitz R, Andre J.-M., Idir M. and Stemmler Ph. J. Phys.: Condens. Matter. 1999 11 3355

222. Filatova E.O., Blessing C., Friedrich J. Annual Report 1993, DESY, 209

223. Благовещенская Т.А., Филатова E.O. Письма в ЖТФ. 1991 1714

224. Филатова Е.О., Благовещенская Т.А. Письма в ЖЭТФ. 1990 521005

225. Филатова Е.О., Благовещенская Т.А. ФТТ.1991 33 2320

226. Filatova Е.О., Blagoveshcenskaya Т.А. J. X-ray Scin. & Tech. 1992 3 204

227. FilatovaE.O. SPIE. X-ray Optics and Surface Science. 1995 2453

228. Филатова E.O., Благовещенская T.A., Кожахметов C.K. ФТТ, 1990, 32 1551

229. Filatova E.O., Pavlychev A.A., Blessing С., Friedrich J., Physica В, 1995 208 & 209 417

230. Filatova E.O., Blagoveshchenskaya T.A. J. of X-Ray Science and Technology, 1993 4 1

231. Филатова E.O., Шулаков A.C., Лукьянов В.А. ФТТ. 1998 401360

232. FilatovaE.O., Shulakov A.S.J. Col. & Interface Sein. 1995 169 361

233. Филатова Е.О., Сагитов С.И., Благовещенская Т.А., Кожахметов С.К., Преображенский А.Б. Письма в ЖЭТФ. 1992 18 16

234. Шулаков A.C., Филатова Е.О., Степанов А.П., Кожахметов С.К. ФТТ. 1990 32 2895

235. Филатова Е.О., Кожахметов С.К., Виноградов A.C., Благовещенская Т.А. ФТП. 1990 24 1216

236. Филатова Е.О., Благовещенская Т.А., Кожахметов С.К., Шулаков A.C., Алавердов В.И. Электронная техника, сер.2, Полупроводниковые приборы. 1991, вып.З, 212

237. FilatovaE.O., Shulakov A.S. SPIE. X-ray Optics and Surface Science. 1995 2453 122

238. Заключительный отчет по НИР НИИ физики ЛГУ/ Рук. Е.О. Филатова. NTP 01870026242, инв.02890050312. Л., 1989, 53 с.

239. Заключительный отчет по НИР НИИ физики ЛГУ/ Рук. Е.О. Филатова. NTP 01910048360, инв.02010048047. Л., 1991, 55 с.- 374

240. Боричев В.П., Виноградов A.C., Смирнов И.Н., Филатова Е.О Утенкова О.В., Щукин Г.А. // A.c. N 3717778/25, приоритет от 2.04.84 класс: 01 N23/20.