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

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.