Determination of the Thicknesses of Monolayer Coatings Exposed to Ion Bombardment by X-Ray Photoelectron Spectroscopy

V. P. Afanas’ev; Афанасьев В. П.; L. G. Lobanova; Лобанова Л. Г.; D. N. Selyakov; Селяков Д. Н.; M. A. Semenov-Shefov; Семенов-Шефов М. А.

doi:10.31857/S102809602311002X

Определение толщин монослойных покрытий, подверженных ионному воздействию, методами РФЭС

Авторы: Афанасьев В.П.¹, Лобанова Л.Г.¹, Селяков Д.Н.¹, Семенов-Шефов М.А.¹
Учреждения:
1. Национальный исследовательский университет “МЭИ”
Выпуск: № 11 (2023)
Страницы: 53-59
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/232213
DOI: https://doi.org/10.31857/S102809602311002X
EDN: https://elibrary.ru/DSUIPP
ID: 232213

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Проведено исследование образцов монокристалла кремния, покрытого нанослоями золота. Образцы получены двумя методами: напылением золота с использованием пучка Xe⁺ с начальной энергией 7 кэВ и методом термического осаждения. Выполнен предварительный анализ образцов на основе расшифровки энергетических спектров отраженных протонов с начальной энергией 25 кэВ. Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением (Angle Resolved XPS) определены толщины покрытий золота на кремнии. Анализ образцов с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии выполнен на основе сравнения интенсивностей максимумов Au 4f и Si 2p, измеренных при разных углах детектирования фотоэлектронов. Вычисления, выполненные традиционными методами, указывают на заметную зависимость расчетной толщины золотого покрытия от угла визирования для случая монослойных и субмонослойных покрытий. Показано, что подобное расхождение возможно, если золото осело на кремний в виде кластеров, образовав островки, а не в форме сплошного однородного покрытия. Обсуждена возможность движения островков из золота относительно кремния в верхних слоях кремния, которые были подвержены протонной бомбардировке под скользящими углами к поверхности.

Ключевые слова

рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, кластеры, островковые покрытия, радиационно-стимулированная диффузия.

Список литературы

Bulgadaryan D., Sinelnikov D., Kurnaev V., Efimov N., Borisyuk P., Lebedinskii Y. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2019. V. 438. P. 54. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2018.10.043
Машкова Е.С., Молчанов В.А. Рассеяние ионов средних энергий поверхностями твердых тел. М.: Атомиздат, 1980. 256 с.
Курнаев В.А., Машкова Е.С., Молчанов В.А. Отражение легких ионов от поверхности твердого тела. М.: Энергоатомиздат, 1985. 192 с.
Mashkova E.S., Molchanov V.A. Medium Energy Ion Reflection from Solids. Amsterdam: North-Holland, 1985. 444 p.
Рязанов М.И., Тилинин И.С. Исследование поверхности по обратному рассеянию частиц. М.: Энергоатомиздат, 1985. 150 с.
Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. New York: Pergamon, 1985. 321 p.
Экштайн В. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твердого тела. М.: Мир, 1995. 319 с.
Hoffman S. Auger and X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Material Science. Berlin: Springer Verlag, 2013. 528 p.
Steffen J., Hofmann S. // Surf. Interface Anal. 1988. V. 11. P. 617.
Afanas’ev V.P., Efremenko D.S., Kaplya P.S. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2018. V. 12. № 6. P. 1182. https://www.doi.org/10.1134/S1027451018050580
Afanas’ev V.P., Kaplya P.S. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2017. V. 11. № 6. P. 1296. https://www.doi.org/10.1134/S1027451017050226
Kaplya P.S., Afanas’ev V.P. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2017. V. 11. № 5. P. 963. https://www.doi.org/10.1134/S1027451017050056
Jablonski A. // Surf. Sci. 2019. V. 688. P. 14. https://www.doi.org/10.1016/j.susc.2019.05.004
Смирнов Б.М. // УФН. 2017. Т. 187. С. 1329. https://www.doi.org/10.3367/UFNe.2017.02.038073
Trzhaskovskaya M.B., Nefedov V.I., Yarzhemsky V.G. // At. Data Nucl. Data Tables. 2001. V. 77. P. 97. https://www.doi.org/10.1006/adnd.2000.0849
Trzhaskovskaya M.B., Nefedov V.I., Yarzhemsky V.G. // At. Data Nucl. Data Tables. 2002. V. 82. P. 257. https://www.doi.org/10.1006/adnd.2002.0886
Tanuma S., Powell C.J., Penn D.R. // Surf. Interface Anal. 2005. V. 37. P. 1. https://www.doi.org/10.1002/sia.1997
Tougaard S. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1996. V. 14. № 3. P. 1415. https://www.doi.org/10.1116/1.579963
Fairley N., Fernandez V., Richard-Plouet M., Guillot-Deudon C., Walton J., Smith E., Flahaut D., Greiner M., Biesinger M., Tougaard S., Morgan D., Baltrusaitis J. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 5. P. 100112. https://www.doi.org/10.1016/j.apsadv.2021.100112
Булгадарян Д.Г. Рассеяние протонов кэВ-ных энергий как инструмент анализа тонких слоев на поверхности материалов: Дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.04.08. М.: МИФИ, 2020. 116 с.