Размерный эффект работы выхода электрона на образцах монокристаллического кремния

Методом кинетических кривых работы выхода электрона (РВЭ) \(\bar {\varphi } = f(\tau )\) исследовано изменение РВЭ при разделении пластин монокристаллического кремния Si(100) на меньшие образцы (операция скрайбирования). Наблюдаемый эффект объясняется сорбцией паров воды на поверхности Si(100). Для оценки количества поглощенной образцами воды, вызывающей изменение РВЭ, использовали формулу Гельмгольца. С целью выяснения локализации сорбированной воды применяли метод послойного травления поверхности образцов Si(100) с помощью низкотемпературной SF₆-плазмы. Показано, что при уменьшении размера (площади) образцов имеет место размерный эффект РВЭ. Если для целой пластины (площадью 80 см²) характерна величина РВЭ, близкая к ее справочному значению (\(\bar {\varphi } \approx 5.0\) эВ), то для малых образцов (площадью ~1 см²) эта величина снижается до 4.5 эВ, что свидетельствует о значительном содержании воды в образцах (~0.3 × 10¹⁵ молекул см^–2). Данные по травлению образцов плазмой показали, что вода неравномерно распределена по толщине образца, и, в основном, сосредоточена в более глубоких его слоях, не измененных механической обработкой (шлифованием и полировкой). Полученные результаты согласуются с теорией вторичной структуры кристалла (ВСК), согласно которой в кристаллических телах имеются регулярные промежутки (T-пространство) размером “в 1 атомный слой”, в которых осуществляются процессы переноса примесей. По-видимому, в микропорах “T-пространства” имеет место хемосорбция воды, приводящая к размерным эффектам на Si(100).