SU1681209A1

SU1681209A1 - Способ измерени работы выхода электронов из материалов

Info

Publication number: SU1681209A1
Application number: SU894727860A
Authority: SU
Inventors: Юрий Николаевич Пархоменко; Николай Вадимович Пенский
Original assignee: Научно-производственное объединение "Ротор"; Московский институт стали и сплавов
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1991-09-30

Abstract

Изобретение относитс к области определени эмиссионных свойств материалов при проведении исследований методами вторично-электронной эмиссии и примен етс дл определени работы выхода электронов в материалах, необходимой дл расчета как элементов эмиссионной электИзобретение относитс к области определени эмиссионных свойств матеоиалов при проведении исследований методами вторично-электронной эмиссии и может найти применение дл определени работы выхода электронов в материалах, необходимой дл расчета как элементов эмиссионной электроники,так и тех конструкций, где присутствуют контакты разнородных материалов (например, термопары, биметаллические пластины и т.д.). Целью изобретени вл етс повышение точности и локализации способа. На фиг. 1 показан спектр вторичного излучени при энергии первичного пучка роники, так и тех конструкций, где присутствуют контакты разнородных материалов, например термопар, биметаллических пластинок и т.д. Цель изобретени - повышение точности и локализации способа. При реализации способа поверхность исследуемого и эталонного образцов облучают потоком низкоэнергетических электронов, измер ют энергию упруго отраженных от них электронов и определ ют работу выхода электронов по следующей формуле V06 Еоб - Еэт + Vat, где Е0б энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов исследуемого образца; ЕЭт - энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов от эталонного образца; V3T - работа выхода электронов эталонного образца; V06 - работа выхода электронов исследуемого образца, 4 ил., 1 табл, Ё меньше 10 эВ; на фиг. 2 -тоже, при энергии больше 500 эВ; на фиг. 3-4 - спектры вторичного излучени при энергии первичного пучка в диапазоне 10-500 эВ дл эталона и исследуемого образца соответственно. Выбор указанного диапазона энергий объ сн етс следующим. При энергии пучка меньше 10 эВ вследствие большого рассе ни отраженных электронов на атомах остаточных газов и зар дке исследуемого образца чувствительность электронного анализатора не достаточна дл уверенной регистрации пучка упругоотраженных электронов (фиг. 1). При энергии пучка больше 500 эВ вследствие процессов электронноО 00 ю о о

Description

стимулированной адсорбции и электронно- стимулированных фазовых превращений на поверхности исследуемого образца возникает резкое изменение формы упругоотра- женного пика и по вление на нем нескольких характеристических точек (локальные максимумы ), что делает невозможным однозначное определение работы выхода (фиг. 2),

Выбор моноэнсргетического электронного пучка в диапазоне 10-500 эВ позвол ет , во-первых, уверенно регистрировать пруоотзаженный пик электронов; во-вторых , этот пик получаетс с одним максимумом , что исключает неоднозначность определени работы выхода, в-третьих, вследствие монохроматичности пучка(раз- боос энергии 0,1 эВ) пик упругоотраженных электронов получаетс узким, ширина sa половине высоты 0,05 эВ (фиг. 3,4).

Способ осуществл ют следующим обра- оом

исследуемый образец и эталон помещают в вакуумную камеру с давлением 10 , ст., а затем облучают посредством слеюрснной пушхи потоком электронов низких -энергий С помощью энергетическо- -о анализатора, который выполнен либо по зсриа ту сферического конденсатора, либо по варианту цилиндрическое зеркало, ре- п .стрируют максимумы пиков упругоотра- xeui ых электронов от образца и эталона. После этого, зна работу выхода дл этало- , о, наход т работу выхода образца по фор- ie

Uo6 Еоб - Еэт Оэт,

где Р об - энергетическое положение максимума упругоотражанных электронов от исследуемого образца;

Еэт - энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов от эталонного образца,

U3i - работа выхода электронов эталонного образца;

и0б - работа выхода электронов исследуемого образца.

Облучением исследуемого образца потоком низкоэнергегических электронов добиваютс высокой локальности определени работы выхода, так как пучок электронов может быть сфокусирован до размеров 0,1- 1 мкм

Использование ннзкоэнергетического потока электронов позвол ет получить узкие пики упругоотраженных электронов, следовательно, положение максимума может быть найдено с высокой степенью точности .

Измерение энергии максимумов пиков упругоотраженных электронов от образца и эталона позвол ет резко уменьшить ошибку

измерени энергии, так а ошибка определени разности энергии юраздо меньше ошибки определени энергии максимума. Определение оаботы выхода эпектронов по указанной формуле позвол ет с высокой точностью определ ть UOD, гак как точность этого параметра определ етс точностью измерени разности Е0р - ЕЭт и точностью задани иэт а зта величина мо0 жет быть вз та из соответствующих справочников

Пример Првод т измерени работы выхода электронов кремни (100/ легированного фосфором с удельным сопротивле5 нием р 100 Ом см при

8 качестве эталона используют образец Аи. Исследуемый образец и эталон помещают в вакуумную камеру установки дл исследовани поверхности фирмы Leyboid

0 Вакуум в камере создают системой турбо- молекул риых насосов и составл л 10 мм рт ст. Образец и эталон облучают пучком низкоэнергетических электронов с энергией 200 эВ. при этом диамето пучка сосгав5 л л 3,0 мкм Определ ют положение пиков упругоотражанных электронов от образца и эталона с помощью электрон -юго анализатора сферического типа

В последующем работу выходазлектро0 нов у кремни определ ют по указанной формуле Uo6 4,62 ± 0,05 эВ

В этом же приборе облучают образец рентгеновским пучком с использованием Мд анода и получают спркгр фотозлектро

5 нов, по которому с помощью способа- прототипа определ ют работу выхода электронов кремни При этом диамето пучка был примерно 1 им Полученные даннме сведены в таблицу.

0Таким образом, анализ таблицы показывает , что данный способ позвол ет по сравнению со способом-прототип - i более чем на пор док увеличить точное определени работа выхода и сюл-ее чем на 5 по5 р дков локальность определени по поверхности

Применение способа позволит с гораздо большей точностью проводить расчет контактной разности потенциалов в конст0 рукци х с разнородными материалами, например термопары, а также проводить оценку однородности поверхности по химическому составу, использу измерени работы выхода в разных точках поверхности

Claims

5Формула изобретени

Способ измерени работы выхода электронов из материалов, включающий облучение исследуемого образца моноэнергетическим пучком электронов и регистрацию спектра вторичной электронной эмиссии по которому

суд т о работе выхода, отличающий - с тем, что, с целью повышени точности и локализации способа, облучение провод т пучком электронов с энергией 10-500 эВ, дополнительно облучают эталонный образец и регистрируют спектр вторичной электронной эмиссии от него, по полученным спектрам определ ют энергию максимумов упругоотраженных электронов и наход т

работу выхода электронов исследуемого образца по формуле

Uo6 Еоб Еэт + UST,

где Еоб и Еэт энергетическое положение максимума упругоотраженных электронов от исследуемого и эталонного образцов соответственно ,

Уэт и Uo6 - работа выхода злектроноз эталонного и исследуемого образцов.

1имп сек

Фиг.

I ЦК

имп сек

Эталон

136. 7зв

Еэд

Фиг. г

Еэв

1им

сек

05разец

197.02 эВ