XANES Si L 2,3 спектры кристаллического кремния - кремний-2010
advertisement
ЭФФЕКТЫ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В СТРУКТУРАХ «КРЕМНИЙ НА ИЗОЛЯТОРЕ» Э.П. Домашевская, В.А. Терехов, С.Ю. Турищев Воронежский государственный университет Воронеж ftt@phys.vsu.ru www.phys.vsu.ru/ssp Методы исследования - Ультрамягкая рентгеновская эмиссионная спектроскопия USXES (ultrasoft X-ray emission spectroscopy) Спектрометр РСМ-500 Глубина анализа: ~ 60 нм Вакуум в рабочей камере: 10-6Торр Щели 40 мкм Разрешение: 0.2 эВ - Спектроскопия ближней тонкой структуры края рентгеновского поглощения XANES (X-ray absorption near edge structure) SRC, University Wisconsin-Madison, Stoughton, USA. Канал MARK V Глубина анализа: ~ 5 нм Вакуум в рабочей камере: 10-10Торр Щели 20 мкм Разрешение: 0.1 эВ - BESSY II, Berlin, Germany. Канал RGBL Глубина анализа: ~ 5 нм Вакуум в рабочей камере: 10-10Торр Щели 40 мкм Разрешение: 0.1 эВ - Рентгеновская дифракция XRD (X-ray diffraction) - Дифрактометр ДРОН-4-07 Объекты исследования Структуры типа КНИ (кремний на изоляторе) - Подложка монокристаллического кремния Si (100) - Слой оксида кремния SiO2 ~ 150 нм - Слой растянутого кремния (~ 10 или ~ 100 нм) Результаты XANES Si L2,3 спектры эталонных образцов (θ=90°). XANES (SRC) XANES Si L2,3 спектры кристаллического кремния (θ=90°-10°). Результаты XANES Si L2,3 спектры «темного» образца растянутого кремния, при различных значениях угла скольжения θ. XANES (SRC) XANES Si L2,3 спектры «желтого» образца растянутого кремния, при различных значениях угла скольжения θ. Результаты 2LDn=(n2 – sin2q)1/2 XANES (BESSY) При q=5о L ~ 83 нм XANES Si L2,3 спектры «темного» образца растянутого кремния, при различных значениях угла скольжения θ. XANES Si L2,3 спектры «желтого» образца растянутого кремния, при различных значениях угла скольжения θ. Результаты XRD a=0.5395 нм d=0.1348 нм a=0.5430 нм d=0.1358 нм Дифрактограммы линий (400) от образцов КНИ «темного» (Dark sample) и «золотистого» (Gold sample) Результаты USXES Si L2,3 USXES спектры растянутого кремния и эталонные спектры диоксида кремния DE(эВ) = 8 – 2.2R(A) [*] R = 2.3(A) (c-Si) R = 2.6 (A) (strained Si) [*] L. Ley, R.A. Pollak, S.R. Kowalczyk, R. McFeely and D. Shirley Phys. Rev B8, 641 (1973). Выводы 1. Дифрактометрическим методом установлено уменьшение параметров нанослоя растянутого кремния в нормальном направлении по отношению к подложке в образце «кремний на изоляторе» на 0.0035 нм по сравнению с параметром монокристаллической подложки. 2. Значение критических углов скольжения θ, при которых начинается существенное влияние отражения на форму края поглощения в КНИ определяется толщинами составляющих ее слоев. 3. При малых углах скольжения СИ на образец (θ<21º) в структуре КНИ с нанослоем кремния ~ 83 нм обнаружена интерференция СИ в области энергий, предшествующей энергии главного края поглощения Е (Si L2,3) = 100 эВ. 4. По расстоянию между интерференционными минимумами проведена оценка толщины слоя растянутого кремния. 5. По рентгеновским эмиссионным спектрам обнаружено растяжение решетки кремния ~ 0,3 А. Данная работа выполнена при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» Данная работа частично выполнена на the Synchrotron Radiation Center, University of Wisconsin-Madison, при поддержке NSF грант No.DMR-0537588.
