Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов кремниевых пластин в процессе термической очистки Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

I oum

PJTLL11 Исходная

F ¡К110)

Ч L — МГ2001

L ■j Fe(2M)

FePd (111) Отжиг 500 °С

FePd(003i

ь FePd(110f FePdCOO)

6 J FePd(002j

Рис. 2. Рентгенограммы образца Fe/Pd: а - исходная структура, б - при Тотж=500оС

Окисление на воздухе полученного образца L10-FePd и последующее напыление Al приводит к изменениям в структуре, которые выражаются в появлении немагнитной фазы гематита a-Fe2O3 (113), рефлексов от алюминия и свободного палладия. Термический отжиг при Т=600 оС данной структуры способствует образованию фаз FePd3, a-Al2O3 (113), отличных от исходных L10-FePd [2].

На рис. 3 показано изображение поверхности образца FePd после алюмотермии, полученное с помощью электронного микроскопа Hitachi TM-3000. Видно, что полученная структура является гранулированной пленкой, притом, фазы оксида алюминия на изображении выглядят светлыми образованиями, темные области представлены фазами железа. Средний размер гранул составляет примерно 1 мкм.

В работе были получены изменения электросопротивления от величины магнитного поля. Установлено, что для гранулированной пленки FePd величина маг-

Рис. 3. Изображение поверхности образца FePd после алюмотермии

нитосопротивления составляет AR/R ~7 % при намагниченности насыщения 750 Гс и комнатной температуре. Предполагается, что изменение магнитосопро-тивления обусловлено туннелированием электронов через прослойки диэлектрика Al2O3.

Библиографические ссылки

1. Мягков В. Г., Жигалов В. C., Быкова Л. Е. и др. Твердофазный синтез эпитаксиальных Llo-FePd(Oül) тонких пленок: структурные превращения и магнитная анизотропия, Письма в ЖЭТФ. 2010. Т. 91, В. 9, С. 399-403.

2. Семячков В. А., Жигалов В. С., Мягков В. Г. и др. Получение гранулированных пленок FePd методом алюмотермии // Решетневские чтения : сб. тез. конференции, 2012, Красноярск.

© Семячков В. А., Жигалов В. С., Мягков В. Г., Немцев И. В., 2013

УДК 623.273

Е. С. Соловьева Научный руководитель - А. С. Паршин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СПЕКТРОСКОПИЯ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОНОВ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН В ПРОЦЕССЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Исследовались спектры, снятые с монокристаллического кремниевого образца, с помощью метода характеристических потерь энергии электронов. Установлено, что по мере очищения поверхности кремния от углерода, энергия потерь электронов при возбуждении поверхностных и объемных плазмонов в углероде уменьшается, поверхность постепенно очищается.

Широкое распространение для качественного и количественного анализа поверхности получили методы электронной спектроскопии, которые обладают высокой поверхностной чувствительностью и легко

реализуются на практике. Одним из методов электронной спектроскопии, который и в настоящее время широко используется и применяется в современной

Секция «Перспективные материалы и технологии»

физике, является спектроскопия характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ) [1].

Целью данной работы являлось исследование спектров потерь энергии с различным содержанием на поверхности углеродосодержащих примесей и на разных стадиях термической очистки поверхности кремния.

Кремний, как исследуемый материал, выбирался благодаря своему широкому использованию в нано-электронике, спинтронике. Также кремний находит применение в качестве подложек для эпитаксиального роста тонких магнитных пленок, магнитных мультис-лоев и полупроводниковых сверхрешеток.

В качестве образцов использовались промышленные пластины кремния, помещавшиеся в вакуум. В процессе термического нагревания, поверхность очищалась от углеродосодержащих примесей [2].

Все спектры записывались в дифференциальном виде при энергии Е = 450 эВ (см. рисунок).

Экспериментальные данные обработанных спектров

СХПЭЭ

Б1 С

Еь Е1у Е2у Е3у Еь Е1у Е2у 1 Е3у

- - - - - 24 47,52 72

- - - - 15,64 25,20 48,36 68,61

- - - - 14,85 22,49 45,66 -

- - - - 12,77 21,26 44,78 -

11,14 18,07 35,42 - - - - -

- 17,14 34,85 51,45 - - - -

Ё.эЕ

Спектр характеристических потерь энергии электронов

Было замечено 4 пика. Первый упругий пик, энергия которого составляет Е0= 449,55 эВ. Позиция упругого пика находится на нулевых потерях энергии. Энергия упругого пика равна энергии первичных электронов.

Аналогичным образом обрабатывались все спектры. Полученные результаты представлены в таблице.

По мере очищения поверхности кремния от углерода, энергии потерь электронов при возбуждении поверхностных и объёмных плазмонов в углероде, уменьшается (энергии 15,64 эВ - 14,85 эВ для поверхностных колебаний, 25,20 эВ - 22,49 эВ для объёмных колебаний) и при дальнейшем очищении эти значения энергий переходят в область значений потерь энергий электронов в кремнии (энергии 10,0 эВ -11,2 эВ и 16,9 эВ - 17,4 эВ). Также увеличивается число пиков на спектрах, объёмных плазменных колебаний в кремнии, в нашем случае появляется сначала пики Е1т(18,07 эВ) и Е^(35,42 эВ). Е1т(18,07 эВ) соответствует чистому кремнию. Затем при увеличении отношения 18ДС (в качестве величины, характеризующей содержание 81 и С на поверхности образца было принято отношение амплитуд (181 / 1С)) появляется пик Е3у(51,45 эВ). Эти пики соответствуют объемным пикам в кремнии. Из литературных данных энергия объемных плазмонов кремния равна 17,9 эВ.

Библиографические ссылки

1. Оура К., Лифшиц В. Г., Саранин А. А. и др. Введение в физику поверхности / под ред. В. И. Сергиен-ко. М. : Наука, 2006. 490 с.

2. Александрова Г. А., Паршин А. С. Экспериментальные методы электронной спектроскопии поверхности твердых тел ; СибГАУ. Красноярск, 2005. 82 с.

© Соловьева Е. С., 2013

УДК 623.273

Н. Н. Тачеева Научный руководитель - А. С. Паршин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОЙ ОЖЕ-СПЕКТРОСКОПИИ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН В ПРОЦЕССЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Исследовались спектры, снятые с монокристаллического кремниевого образца, с помощью метода электронной оже-спектроскопии. Установлено, что кремниевая поверхность постепенно очищается, а амплитуды углерода уменьшаются, что свидетельствует о том, что кремниевая поверхность очищается от углеродосодержащих примесей.

На сегодняшний день одним из самых распространенных методов исследования качественного и количественного элементного состава поверхности и гра-

ниц раздела вердых тел является метод электронной оже-спектроскопии. ЭОС применяется для получения качественного и количественного анализа состава