Влияние сильного электрического поля на диффузионные и эмиссионные процессы, исследованное в случаях монокристиаллов Ir, Pt, Ta и пленок Si на W тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

^ 'г 1

РОССИЙСКАЯ АШХЕШЯ НАУК «ЭДТО-ТЕШИЕСХЙ! ИНСТИТУТ км. А.*. КОЖ

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

БУ1ЕНКС ЕКГАЛИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

УДК 548.51:63-4:537.212:0?Б

ВЛИЯНИЕ СИЛЬНОГО ЭЛЕКТГйЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ШМУЗКОКНЫЕ И ЭМИССИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ, ИССЛЕДОВАННОЕ В СЛУЧАЯХ ИОКОКРИСТАЛЛОВ 1Г, Рг, Та И ЭДЕКОК НА г?

Специальность: 01-04.04 - фюическэя электроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ез соисканиэ учбной степени кандидата ЯизЕКо-математичесних наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1992

Работа выполнена в Физико-Техническом ин.-лг.д'уте км.А.Ф.Иоффе Pí

Научный, руководитель - доктор физико-математических наук

Б.Н.ШРЕДШК.

Официальные оппонента - доктор физико-математических наук

Н.Н.СШШК.

кандидат физико-математических наук С.А.ШАКИРОВА.

Ведущая организация - С.Петербургский Государственнкй.

Технический Университет.

Защита состоится 1992 г. в /часов

на заседании ссешшшз^рэваЕн^го совета Д 003.23.01 в Физико-Техническом институте им.А.Ф.Иоффе РАН по адресу: 194021, С.Петербург, ул.Политехническая 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-Твхнкческого института им.¿.Ф.Иоффе РАН.

Автореферат разослан " т.

Учёиый секретарь

сш анализированного совета Д 003.23.01 кандидат физико-математических Еаук

(А.Л.Орбели)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРЯСТШСА РАБОШ

Актуальность работе. Многие исследователи на протяжении нескольких десятилетий уделяют пристальное вникание процессам, происходящим с проводяз-кми микрокрнстзллами при воздействии на них силы««, электрических полей (?) и высоких температур (Т). Поведение веществе под воздействие!', свзрхснльных электрических полай 107+10а В/см, срат:имых с внутриатомными, и при темпзрату-рах, достаточных для процессов миграции, самодиффузии и испарения интересно с общефизической точки зрения, поскольку при этих экстремальных условиях неизбежно долзиы проявляться некоторые аномалии в протекании данных процессов. Создание полевого электронного микроскопа, а также несколько позт-э полевого ионного микроскопа, позволило изучать процессы термополевого формоизменения в сильном электрическом полз, происходосяэ но остриях. Это привело к накоплении обширного экспериментального матзрнзла о тврдаполэвых преобразованиях, происходящих на вольфрама п молхяз-дене. На основа этого материала была разработана модель протекэ-нпл таких процессов, исходящая из конкуренции действующих на тело внешего давления электростатического поля и давления сил поверхностного аатязяния /I/. Иодзль дозволила на только лучше понять явления перестройки , роста мшсровыступоз п образования мзкронаростов, во и сознательно управлять ими. Для многих материалов бнл основательно пзучон процзсс пер^ отройки в голо, а для г/. Ко, Та-, КЬ, 1г и Ее такяэ продемонстрировано наличие стадия образования микровыступов н мзкронаростов /2/. При. этой оставался практически неизученный Еопрос о ходе цроцессз хермогюлэннх формоизмзненнй различных ш толшше слоев постороннего здсорбата на поверхности (в нашем случав 31 на 71). Взсьма интересным с практической точки зрения тегекэ было бн проварить пргиленимость предложенной ¡'.одели Л/ для таких материалов как 1г, ?Х и Га, и одновременно изучить происходящею тзрлоползЕыэ преобразования в троком диапазоне полой и температур. 1г и Р-Ь как благородные коррозионно стойкие материалы, по всей ендэюстп, найдут широкое применение в стремительно развивающейся нгнотехнологпи, и кроме

того перспективно их использование в качестве острий-зондов для сканирующей туннельной микроскопии (CIM).

Система 7.-SÍ неоднократно выбиралась в качестве объекта для исследований различными авторами. использующими в своем арсенале всевззмогиые методики. Что касается полевых эмиссионых методов, то го cía пор не было проведено -ачестввнкого изучения процессов, пр. исходядз'-X при конденсации S1 на >'.' с микроскопической тоща: зр*-. ,чия. При этом практический интерес вызывает структуре образу ншхся слоев к границ раздела вследствие большой значкмос-ти этой системы для микроэлектроники. Именно полевые эмиссионные метогк с их атомарным разрешением могут выяеить интересные детали кристаллического роста к межатомного взагаодействия таких химически и структурно непохоахх элементов, как S1 и 7.'.

Цель работы. Изучить термополевые формоизменения Ir, ?t и Га, а также слоев SI на ?> в игроком интервале изменения температур и полей. Установить области существования определенных типов Формоизменений и их взаимные переходы. Исследовать структуру и локализацию кристаллических наростов, возникающих при термополе-вой oOpí-Зотке острий. Повести эксперименты в режиме "горячего" полевого испарения металлов, наблюдая тармополеше преобразования острий непосредственно в процессе полевого испарения. Кроме того, необходимо было изучать закономерности формирования слоев SI нь -подложках при различных температурах и изменении количества сконденсированного Si от долей монозтомного слоя (коно-слоя) до ~I000 moho слое в.

Научная новизна результатов заключается в следующем: I. Впервые изучена конденсация SI на Л в широком интервале изме-■ нения количества конденсата от долей монослоя до ~10Э0 монослоев. Обнаружено существование двух типов монослоев Si на - низкотемпературного монослоя, воспроизводящего структуру и огранку К-острия, и высокотемпературного монослоя - "поверхностного силицида'', связанного с реконструкцией поверхности Ж. 00а типа монослоев обладают различными электронными и

о

ориентирующими сусйстгмк.

2. Впервые показано, что на "толстых" (до 1000 м нослс^в'.¡--кристаллически упорядоченные слоях 31 на нзблзодактся те 15 сталии 'формоизменения при одновременном воздействии гысоких Г и Г как к на чистых металлах - перестройка в поле, рост микровыступов и макронаростов.

3. Обнаружен новый тип реконструкции - полевая реконструкция. заключающаяся в изменении структуры наиболее устойчивой греки А' - (ПО), при про грев е вольфрамового острия, покрытого монослоем кремния в сш:ьн:м электрическом пол".

4. Показано, что наличке даже крайне малого количества атомов 51 в объема "разрыхляет" решетку и ослабляет межатомные связи в реиетке.

5. Впервые визуализирован процесс "горячего" солевого испарения со всей поверхности 1г-острия. Обнаруякн зф£ект "схлопнвания колец" на полевом десорбциокном изобразили поверхности 1г, зяклетаншйся в испарении через гажроЕЫступн отдельных макронаростов 1г, выросших при прогреве в сильном электрическом поле.

5. Разработан новый метод определения нэпрялянности испаряющего электрического поля для тэрмсполевых микровыступов и определены испаряющие поля для кикровкступов 7/, Та, 1г, Р1 и для одиночного вольфрамового микровыступа на (110) т/ с примесьеэ 31.

Научная и практическая значимость. В настоящей диссертации юлучен новый экспериментальный материал, касавшийся процессов сонденсации кремния на вольфрама, впервые продемострировано нэ-хичие стадий термополевой перестройки, образования микровыступов I макронаростов на "толстых" слоях 51 на Л', выявлены щлгагны юзникновения одшочного микровыступэ кз грани (110) 7? в присут-:твии 51, определены его структура и состав. Собраны новые систематические сведения о процессах терчополэвых формоизменений >стрий из ряда металлов (1г, Рг, Та), а конкретно в случае ирном обнаруэвн эффект "схлопнвания" колец цри горячем полевом ис-

парекик материала острия и предяоаяк механизм объяснения этого явления. Комплекс полученных экспериментальных данных открывает дополнительные возможности для создания остркй-зондов для СТМ, амиттеров ионов для задач нанстехнс тогин.

Осеовшо подога ник, шносюлые на защиту: I. Результаты экспериментов по изучению конденсации Б1 на при измении количества адсорбатэ от долей мэнослоя до ~1000 монослоев. Образование двух типов кэнослоев Б1 на «V - низкотемпературного монослоя, восцроизводяаего структуру и огранку я-острия, и высокотемпературногомонослоя - "поверхностного силицида", связанного с реконструкцией поверхности Оба типа монослоеь обладают различными электронными и оркентирупшли свойстгми. Е. Экспериментально установлено наличие на "толстых" осадках ла V? (до 1000 монослоев) тех же стадий Формоизменений при одновременном воздействии высозжх Т и Г как и на чистых металлах -перестройки в доле, роста ыккровыступов и макронэростов.

3. Наличие даже крайне малого количества атомов Б1 в объеме ¡V "разшхляет" решетку я и ослабляет межатомные связи в решетке.

4. При 1г;огрезе мс-нэатог'жх локрш.хй Б! на я в сильном электрическом поле происходит реконструкция центральной наиболее плот-коупаковакиой и устойчивой грани (ПО), на которой вырастает единственный микровыступ, имеющий структуру V? и соответствуй^, твердому раствору Б1 в К. В отсутствии электрического поля подобный тип реконструкции не наблзодается.

5. Подробно изучены термополевые формоизменения 1г, РХ и Та, определены области существования различных типов формоизменений. Для Та оценена энергия активации 0-1,2-1,9 эВ процесса роста макрояарэстов в электрическом поле.

6. Изучено "горячее" полевое испарение 1г, обнаружен эффект "охлопывания колец" на полевом десорбшокном изображении поверхности 1г, заключающийся в испарении отдельных макрэнэростов 1г, выросших при црограве в сильном электрическом поле.

7. Разработан новый метод определения напряженности испаряхщего электрическое доля дтл тер:<одолеЕых мккрозыступов и определены

испаряющие поля для микровыступоз Я, 1а, 1г, Р1 и для одиночного вольфрамового мккровыступа на <110) Я с прямее*-Б1. , 8. На основе метода, разр?Смотанного ранее для микроЕнступов, определен коэффициент поверхностного катязвкия для перестроенной $орлы V? острия. Он оказался равным 28СЗ-2900 дин/см длл разных кристаллографических областей.

Апробация работа. Результаты исследований, вогеетих в диссертацию, докладывались и обсуждались на Иежотраслэвот4 совещании ю полевой эмиссионной микроскопии (Харьков, 1939), XXI Всзсого-юй конференции по эмиссионной электронике (Ленинград, 19Э0), 8 всесоюзной конференции по росту кристаллов (Харьков. 1992), 33 ¡е жду народном симпозиуме по эмиссиям в силышх шлях (Взнэ, .991), IX Симпозиуме по сильноточной элэктроиикэ (йютэрянсург, 992).

По теме диссертации имеется 13 публикаций (2 статьи к II езисов докладов) и 2 изобретения.

Сгрукгура н объём дкссош'гшк. Диссертация состоит из звз-ения, шести глав и выводов и содержит 177 страниц, в том чкслз 5 рисунков, и список литературы, вклзочащнй 114 наименований.

КРАТКОЕ С0ДЕНИНИ5 РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность теш диссертации, эмулируются цель рзботы, еЭ новизна и значимость.

Первая глава содерхст обзор теоретических а зкспзрш-тзн-¡льных работ (до 1989 г.), посвящЗниых теме измзнэния фора ¡ршткы острийных эмиттеров под действием внешнего элзктрпзско-■ шля и температуры. В основе рассмотрения язления термопохз-го изменения форш поверхности вэрзшнк металлического острнй-го эмиттера лежит процесс поверхностной самодкффузии атомов, оявлявдйся в росте (или рэстворенки) ннкрокрист&шш, а ка-авление изменения формы (затупление или заострение) опрэдэля-ся балансом действующи на поверхность растятиваших сил элэк-

трического поля к сиолапшх сил поверхностного натяавнкя. Здесь г» анализируются работе, связанные с изучением процессов конденсации с помохью .полевых эмиссионных методов. На основе анализа поиьедёнкого теоретического и экспериментального материала формулируется задача работы.

Вторая глава посвящена методике и технике экспериментов. Б оаооте "j.гонялся, комплекс полевых эмиссионных методов, т.е. полевая электронная, конная микроскопия и, что особенно перспективна. для изучения процессов термэполевой обработки 1г: situ, использовался ионный десорбционнкй микроскоп, работавший в режиме горячего полевого- испарения. Экспериментальные данные были получены при работе с около 25 изготовленными отпаянными стеклянными полевыми электронными микроскопами, а использование мэ-£кИ'Хир:-вакной длк выполнения этой работы универсальной установки полевого эмиссионного микроскопа с мккроканальным усилителем яркости привело к получению наиболее интересных результатов. Вакуумные условия в'Еыше указанных приборах были не хуяв чем 10*1О+10 "торр по активным вдсорбируппимся газам. Для получения осадков .кремния были изготовлены .грямонэкельные напылители из кнзкоо много вне око чпетог-: 51 с удельным сопротивлением -I.' гм-см и .с- содер22Нием сурьмы ~З.ЗОГ£.

Третья глава посвящена описанию экспериментальных результатов. полученных при изучении системы вольфрам - кремний.

Пои конденсации кремния на вольфрам было обнаружено Хсрмнровани* двух типов мокослойных покрытий: при температурах подложки Ь30-80Э К на поверхности наблюдается низкотемпературный мок:слой кремния, воспроизводящий структуру и огрзнку У.'-острия; при температурах подложки 800-1400 К образуется гысокотемперэ-туоный монослой кремния - поверхностный силицид, связанный с реконструкцией поверхности Низкотемпературный монослой к поверхностный силицид обладают различным ориентирующим действием при нерздивакии новых слоев Si. В случае конденсации Si нэ низкотемпературный монослой образование собственных кристаллитов S1 на-

э

блюдается уже начиная с трех монослзав. и действует механизм роста Странского-Крэстанова, тогда как при конденсации на поверхностный силицид собствечкйе кристаллиты Si растут только после конденсации 250-300 монослоев, и действует мэханизм роста Франка-Взн-дер Мерве. Кондэнсашя производилась а обоих случаях пси одинаковой температуре Г =640 К на предварительно сформированный при соответствующих условиях монослой коепкия .

Известно, что при Г более 1400 К начинается десорбция кремния с поверхности вольфрама /3/. Нами было замечено существование двух стадий десорбции кремния: вначале Si десорбкруется пое-кмуа;естввнно из областей (III) в интервале Г=1400+1500 К. Гоэ?кк Аррениуса дабт в этом случае энергию активации десорбции атомов Si 0=5,18*0,02 зВ и предэкспокенциэльный множитель т.=6- I0_io с. Следумдая стадия десорбции наблюдается уте в интервале Т=1600+2000 К. В этом случае десорбция происходит из областей з окрестностях (001) ,гдэ атомы 51 держатся наиболее сильно. Энергетические характеристики, следукиие .из прямой Аррениуса: С=5,82±0,02 эВ и Т=1.2.КГГЗ с.

При Г > 650+900 К нзблзоцается зататкая диффузия ато?5ов SI в объём ?/. Объемная диффузия S1 имеет .место только при сверхмо-нослойных покрытиях. Процесс объемной диффузии приводит к образованию объемного силицида 7©1а. Нами бнла измерена скорость растворения островков vvsi^ при разных температурах. Полученная в результате этих экспериментов энергия акткзаиии объемной диффузии S1 в V? 0=2,84*0,04 эВ и т=3-10-10 с. На полевых ионных изображениях поверхности с неоном в качестве изображавшего газа были видны моноатомные ступени вокруг <00Г> и узкие рЗбра, ограничивающие грань (ОН). Вероятно вследствии того,что aioi.siSlKa изображаются, на изображениях отсутствовала структурная упорядоченность, характерная для полеЕЫХ ионных изображений металлов.

На предварительно сконденсированных -1000 монослоях кремния на поверхности вольфрама были проведаны эксперименты, домонстри-рувдие наличие тех жз стадий формоизменений при одновременном воздействии высоких Т и Р как и на чистых металлах. - перестройка в поле, роста микровыступов и макронаростов.

Наличие два» крайне малого количества атомов S1 в объеме ?i "разрыхляет" реаетку W и ослабляет межатомные связи в ней. Это проявлялось в образовании всех типичных стадий Т-Г формоизменений на ff с растворенным в объема S1 при заметно более низких текпзратурах е электрических полях по сравнению с чистым Т.'.

Шгаи били исследованы условия, приводящие к образованию при Т-Р обработка на центральной грани (ПО) й в присутствии S1 одиночного инкровнступа. При атом показано, что при прогреве моноа-To'acix цзкритий. Si ks »7 в сольном электрическом поле происходит реконструкция центральной наиболее плотно упакованной грани <110}. на которой вырастает единственный микровыступ, ишишй структуру f7, как это било определено из полевых ионных изображений. В отсутствии алвктричоского поля под-бшй тип реконструкции нз наблюдается. Используя предложенный нами способ по определении напряженности испаряющего электрического шля для микровыступов (Т^), било одра делано: РЕСС=4,6-5,1 В/А для вольфрамовых шкровнступов, ¥^-=¿2,6-2,6 В/к для мнкровыступов на толстом слое S1 на ff, и i^^.9-3,4 В/А в случае одиночного микрошсту-па на <1Ю) «7 в присутствии Si. Всэ это позволяет сделать вывод, что одиночные какровастуш на (11^} ?/ состоят из сызси атомов ?.' К S1. * ■ '

Проводя эксперименты по отбору электронных токов с острия, ез котором получен одиночный шкровыступ в присутствии кремния, ш оценили наибольшую плотность электронного тока, которая оказалась прибЛЕзятедьно равна 2,4-IQ7 L/af.

Чаувартая глава содерзжг описание экспериментальных результатов, получанных при исследовании T-F обработки острий из иридия к платини. Для обоих материалов были подробно изучены вида различных типов терглополевых формоизменений, определены области их существования.

Нами был вкполнэе эксперимент с целью изучить процесс образования макронароетов на иридии. Перестройка на любых стадиях вплоть до полной, кз приводят к образованию на острие макрокарос-тов. Получив на полностью перестроенном острие всего лишь один

микровыступ в области "пша (012), ш "заморозили" это состояние и в режима полевого ионного микроскоп» увидели, что это привело к началу образования на центральной грани {001) макронароста. Появление большого количества микровистушв приводило к росту хорошо сформированных макронаростов практически по всей поверхности острия.

Зксперкмекталы-:нэ результаты, полученные нами, показали справедливость модельных представлений предложенных авторами /I/ для процесса перестройки иридиевых острий, а также то, что равновесными и стационарными формами могут быть как микровыступы, так и углы перестроенного острия.

При изучении процессов термоголевых преобразований весьма перспективно использовать режим дееорбидонного микроскопа при высоких те!.а1арзтурах. В этом случае происходит горячее полевое испарение ионов материала, составляющего острие. В отличие от "низкотемпературного" полевого испарения этот процесс плохо изучен. Процесс горячего полевого испарения интересен как с общефизической, так и прикладной точек зрения. Как физический процесс он исследован в ограниченных пределах; крайне интересно в частности расширить круг изучаемых материалов. Острия в условиях полевой эрозии являются точечными источниками ионов собственного материала, работающими длительно и относительно стабильно. Такие источники, существенные в задачах субмнкро-инаноэлектрошки, в случае тугоплавких металлов трудно создать каким-либо иным путем. Для задач накотехнологии вазны сведения о локальной структуре эмиттирувдего пятна и о возможности его уменьшения.

Процесс горячего полевого испарения носит гораздо более сложный характер по сравнению с полевым испарением при комнатных Т, поскольку в процессе Т-Р воздействия значительно изменяется исходная форма острия и сложным образок меняются величины напряженности электрического поля Р при неизмененных параметрах тер-«ополевой обработки, т.о. при неизмененной Т и прилогэнном напряжении О. Вначале при приложении высоких Т н и к острию на экране еидно изображение полностью идентичное полевому электронному изображению состояния полной пер?стройкаиридл0вого острая.

При повышении Г по краям плотноупакованных граней £111} и СОСИ } начинают формироваться яркие кольца, состоящие из отдельных пятен, и кольца эти периодически "схлопываются". Их радиус быстро уменьшается, кольцв как бы сходятся к центру граней и исчезают. Охлопывание колец, которое длится 1-2 сек., происходит нерегулярно с нестрогой периодичностью, с паузами в пределах 10-30 сек при различных I и только на плотноупакованных гранях. Таким образом, требуется время, чтобы на грани сформировалось кольцо, которое затем быстро схлопывается. При неизменных Т и пркложен-ном напряжении и такой процесс наблюдался по крайней мере в течении 20+<30 минут.

3 полевой ионной микроскопии с атомным разрешением многократно наблюдался процесс охлопывания колец в процессе полевого испарения при криогенных Т. Это - хорошо известное испарение двумерных моноатомных плоских сеток атомов кристалла острия.

8 нашем случае при разрешении ниже атомного (наши точки -не атомы, а микровыстуш) наблюдается нечто иное, хотя внешне и похоаве. При нагреве острия в сильном поле на плотноупакованных гранях вырастают макронаросты, на углах и рЭбрах которых растут микровыступы. С вершин таких макровыступов, где г максимальна, и испаряются ионы 1г, создающие изображение на экране в виде концентрических колец. При этом ситуация может быть либо стационарной, либо, если скорость испарения начинает превышать скорость роста, то в этом случае макронарост, испаряясь, уменьшается в размерах, это и наблюдается на изображении в виде схлопывавдего-ся кольца микровыступов, которые всегда существуют на углах и ребрах макронароотов.

Таким образом, обнаруженный нами эффект охлопывания колец на полевом десорбционном изображении характеризует полевое испарение отдельного макронароста при высоких Т через термополевые уккрсшступы. Это новый, не наблюдавшийся ранее на и Мо»механизм горячего полевого испарения, реализующийся на 1г. металле менее тугоплавком и имеюцем более плотноупакованную структуру решётки.

С использованием разработанного метода по определению нал-

эяженности испарявдего электрического поля для микровыступов бы-ю определено: Р^^З.ОлОЛ В/А и 2,2±0,08 В/А при температурах LOO К и 300 К соответственно для четырех углов на острие из ири-5ия в областях типа (012), Рки-=2,00-2,15 В/А для острых трехгранных углов на платиновом острие при 1=100 К.-

Проводя эксперименты по отбору электронных токов с ирияие-зого острия, перестроенного до состояния максимально "острых" /глов, мк оценили наибольшую плотность электронного токе, которая оказалась приблизительно равна I • Ю'А/см2 да»® при малой величине отбираемого тока ~200 нА.

Нами были проведены измерения тока ион-рв иридия в реэ:имя ■■орячего полевого испарения. При этих условиях поверхность ос-фия была покрыта большим количеством микровыступов, которые ис-¡езали и появлялись, что объясняло невысокую стабильность изме-эяемого тока. Величина измеренного ионного тока были порядка :o~toA.

Пятая глава В этой главе приведены результаты зкспери-tsETOB по T-F преобразованиям танталовых остркй. Нами были опре-углены особенности образования микровыступов и макронэростов на ■антале и области существования этих форм в ¡игроком диапазоне Г

: F.

Была оценена анергия активации процесса роста мзкронаростоЕ !а в электрическом полз, которая оказалась равной 0=1,2+1,9 эЕ ¡ри Г=0,33-0,4 В/А.

С использованием разработанного метода по определению на-ряжекности испаряющего электрического поля для микровыступоь ¡ыла определена Г„г=3,0 В/А и 2,8 В/А при температурах 100 К и i00 К соответственно для двух углов на острие из тантала в облэ-;тях Uli).

Проводя эксперименты по отбору электронншс токов с острия, ярестроекного до состояния-максимально "острых" углов, мы оце-илк наибольшую плотность электронного тока, которая оказалась риблизительно равна 3,2-10е А/см2.

Шестая глава содержит описание и результаты эксперимента по определению коэффициента поверхностного натяжения для перестроенной форш г? острия. При этом мы использовали метод, ранее разработанный для микровыступов /I/. Коэффициент поверхностного аатяавния оказался равным 2800-2900 дин/см для разных кристаллографических областей.

ВЫВОДЫ

1. При адсорбции монослойных покрытий Б1 на 7/ формируются два типа монослоев - низкотемпературный монослой, воспроизводящий структуру к огранку й'-острия, и высокотемпературный монослой - поверхностный силицид, связанный с реконструкцией поверхности

2. Низкотемпературный монослой и поверхностный силицид обладают различным ориентиру шим действием при наращивании новых слоев Б1, в случае конденсации на низкотемпературный монослой, образование собственных кристаллитов 31 наблюдается уже, начиная с трех монослоев, и действует механизм роста Странского-Крастанова, тогда как при конденсации на поверхностный силицид собственник кристаллиты Б1 растут только после конденсации 250-300 монослоев и действует механизм роста Франка-Ван-дер Мерве.

. 3. На "толстых" (до 1000 монослоев) кристаллически упорядоченных слоях 31 на наблюдаются те же стадии формоизменений при одновременном воздействии высоких Т и Р как и на чистых металлах - перестройка в поле, рост микровыступов и макронаростов.

При десорбции монослойных покрытий Б1 с поверхности № наблюдаются две стадии десорбции с энергиями активации 18±0,04 эВ И 0=5,82*0,04 эВ.

'4. При свэрхмонослойных покрытиях наблюдается диффузия Б1 в объем к предпочтительно в областях рыхлых граней вокруг полюсов <001 > с энергией активации 2,84±0,04 эВ. Объемная диффузия приводит к образованию объемного силицида вольфрама

с тетрагональной плотноупакованной структурой.

>. Нзличие даже крайне малого количества атомов SI в объеме "разрыхляет" решетку W и ослабляет межатомные связи в решетке. -

'. При прогреве моноатомных покрытий S1 на 7/ в срльном электрическом поле происходит реконструкция центральной наиболее плотноупакованной и наиболее устойчивой грани {НО), на которой вырастает единственный микровыступ, имеющий структуру W и состоящий из смеси атомов W и S1. В'отоутстеки электрического поля подобный тип■реконструкции не наблюдается. Подробно изучены термополевыв формоизменения 1г. Pt и Та, определены области существования различных типов формоизменений.

Показано, что прогрев в поле любых перестроенных форм острий

■ " не приводит к кристаллическому росту и зарождению коеых сло-

ев на плоских гранях. Для этого необходимо наличке хотя бы • одного микроЕыступа, играющего роль дислокационной ступени роста по механизму Фрэнка, Бэртонэ и Кабрзры.

0. Оценена энергия активации 0=1,2-1,9 эВ процесса роста макро-

■ наростов 'Та в электрическом поле.

1. Изучено "горячее" полевое испарение 1г, обнаружен эффект "схлопывания колец" на полевом десорбционном изображении поверхности 1г, заключающийся в испарении отдельных макрона-

' ростов 1г, выросших при прогреве в сильном электрическом поле.

2. Разработан новый, метод определения напряженности испаряххаего электрического поля для термополевых микровыступов и определены испаряющие поля для микровыступов W, Та, Ir, Pt и для одиночного вольфрамового микровыступа на <110) ?/ с примесью S1.

3. На основе метода, разработанного ранее для мпкроЕЫСтугов, определен коэффициент поверхностного натяжения для перестроенной формы V? острия. Он оказался равным 2800-2900 дин/см для разных кристаллографических областей.

Основные материала диссертации опубликованы в работах:

1. Голубев О.Л., Шредник В.Н., БутенкоВ.Г. Полевая эмиссионная микроскопия кремния на вольфраме. - Межотраслевое совещание по полевой эмиссионной микроскопии. Тезисы докладов. Харьков, 1989, С.58.

2. Бутенко В.Г., Голубев О.Л., Шредник В.Н. Способ формирования острийного автоэлектронного эмиттера.- Заявка на А.С. £4841964/21 от 25.06.90 г, положительное решение от 29.04.91г., с грифом "Т", гриф "Г" снят "2?" мая 1992, решение ФШ Ж39.

3. Бутенко В.Г., Голубев О.Л., Шредник В.Н. Исследование термополевых формоизменений слоев кремния на вольфраме. - XXI Всесоюзная конференция по эмиссионной электронике. Тезисы докладов. Ленинград, 1990, ТЛ, С.297.

4. Бутэнко В.Г., Власов Ю.А., Голубев О.Л., Шредник В.Н. Развитие изучения термополэвых явлений. - XXI Все сошная конференция ш эмиссионной электронике. Тезисы докладов. Ленинград. 1990. ТЛ, С.234.

5. Бутенко В.Г., Голубев О.Л. Изучение закономэрностей роста слоев кремния на вольфрама- при широкой вариации количества конденсата и температур подложи. - XXI Всесоюзная конференция по эмиссионной электронике. Тезисы докладов. Ленинград, 1990, ТЛ, С.298.

6. Бутенко В.Г., Голубев О.Л.. Шрэдшдс В.Н. Способ определения ааиряавнностк. испаршцэго электрического поля для проводящих материалов. Заявка на А.С.£488172?/21 от 14.11.90г., положи-тельноэ решениа от 24.05.91, с грифом "Т", гриф "Т" снят "27" мая 1992 г., решение ФШ М 38.

7. Бутенко В.Г., Голубев О.Л. и Конторович Е.Л.. Кристаллический рост слоев кремния на вольфраме: поверхностные структуры и механизмы роста. - 8 Всесоюзная конференция по росту кристаллов. Расширенные тезисы докладов. Харьков. 1992, ТЛ, С.12-13,

8. Бутенко В.Г., Власов Ю.А., Голубев О.Л. и Шредник В.Н.. Вы-

рэозшзние единственного кристаллического ыикровыступа на вершине острия. - 8 Всесоюзная конф рэнция по росту кристаллов. Расширенные тезисы докладов. Харьков, 1992, T.I, С .10--II.

9. Бутенко В.Г., Голубев O.JI., Конторович E.JI. и Шредкик В.Н.. Кристаллический рост и испарение монокристаллов иридия в сильном электрическом поле.- 8 Всесоюзная конференция по росту кристаллов. Расширенные тезисы докладов. Харьков, 1992, ГЛ, С.14-15.

10. Бутенко В.Г., Голубев О.Л., Конторович Е.Л. и Шрэдник В.Н.. Эффект схлопывзния колец при горячем полевом испарении иридия.- Письма в НГФ, 1992, T.I8, Вып.8, С.86-91.

11. Butenko V.G., Golubev O.L. and Shrednlk V.W.. The silicon layers on the tungsten: the condensation, crystal growth and form changing under the action oi the high temperatures and fields. - 38th International Field Emission Symposium. Abstracts. Vienna, 1991, P1-36.

12. Butenko V.G., Vlasov Yu.A., Golubev O.L., Shrednlk 7.N.. Point-sources of electrons and ions using mlcroprotruslon on the top of a tip.- 38-th International Field Snlsslon Symposium. Program and Abstracts. Vienna, 1991, p.P3-23.

13. Butenko V.G., Vlasov Yu.A., Golubev O.L., Shrednlk V.H.. Point sources of electrons and Ions using mlcroprotruslon on the top of a tip.- Surf. Scl., 1992, v.266, p.165-169.

14. Бутенко В.Г., Власов Ю.А., Голубев О.Л., Шреданк В.Н.. Ионные источники нового типа на основе горячего полевого испарения тугоплавких металлов.- IX Симпозиум по сильноточной электронике. Тезисы докладов. Екатеринбург, 1992, С.20-21.

15. Бутенко В.Г., Голубев О.Л., Конторович Е.Л., Шрэдник В.Н.. Термополевые микровыступы из Ir, Pt, Та, W и S1 на W, как источники стационарного авто эмиссионного тока высокой плотности. - IX Симпозиум по сильноточной электронике. Тезисы докладов. Екатергжбург, 1992, С.52-53.