41. Вольтовый контраст в рэм

Возникает за счет того,что траектории вторичных электронов очень чувствительны к возд-ю поверхностных потенциалов: полож-й потенциал затруднит попадание электронов на детектор, а отриц-й потенциал будет этому способствовать. Поэтому на интегральной схеме области с отриц. потенциалом будут более светлыми из-за изменения числа вторичных электронов, достигающих детектора. Вольтовый контраст исполь-ся для анализа отказов и обрывов в цепях микросхем. Но к сожалению изменяется только относительный контраст между двумя точками с разным потенциалом.,вопрос о непосредственном измерении абс-го потенц-ла пока не решен, т.к. трактории вторичных электронов очень чувствительны к воздействию поперечного эл. Поля,кот-е ускоряет электроны в направлении,паралл-м поверхности образца.

42. Контраст в режиме наведенного тока в РЭМ Контраст в режиме наведенного тока возникает в результате рекомбинации воз- буждаемых электронным пучком носителей в локальных участках полупроводника. К факторам, определяющим контраст и разрешение метода наведенного тока, можно отнести коэффициент диффузии (D), диффузионную длину (Lдифф), местоположение дефекта исследуемой структуры, а так же область генерации электронно-дырочных пар[2]. Для анализа ширины области пространственного заряда и уменьшения влияния диффузионных процессов на контраст и разрешение при визуализации дефектов мож- но разделить носители подачей на образец обратного смещения.

43. Магнитный контраст 1 рода в РЭМ Магнитный контраст 2 рода в РЭМ Контраст, возникающий из-за перераспределения

вторичных низкоэнергетических электронов во внешнем магнитном поле над

поверхностью образца, получил в литературе название магнитного кантраста первого

рода. Магнитный контраст второго рода образуется в результате взаимодействия

первичных электронов с магнитным полем внутри образца, когда под действием силы

Лоренца происходит отклонение электронов, причем в соседних 180-градусных доменах -

в противоположную сторону. Соответствующим наклоном образца можно так изменить

путь электронов, что возникнет асимметрия контраста в соседних доменах. Магнитный контраст возникает за счет того, что магнитное

поле, присущее некоторым материалам, может воздействовать на

сам процесс взаимодействия первичного электронного пучка с

этими материалами или на результат этого взаимодействия. В РЭМ

эти магнитные эффекты могут быть использованы для создания

контраста изображения областей с различным направлением на-

магниченности (магнитных доменов). В настоящее время известны

два механизма формирования изображения:

магнитный контраст I рода, возникающий вследствие взаи-

модействия эмиттированных образцом низкоэнергетиче-

ских вторичных электронов с внешними полями рассеяния

над поверхностью образца;

магнитный контраст II рода, являющийся результатом взаи-

модействия высокоэнергетических электронов зонда с

внутренним полем образца.

45. Оже-спектроскопия Оже-спектроскопия — метод электронной спектроскопии, основанный на анализе распределения по энергии электронов возникших в результате Оже-эффекта.

По способу получения информации о поверхности методы анализа делятся на эмиссионные, в которых используется эмиссия частиц в результате воздействия на поверхность различных факторов (температура, электрическое поле), и зондирующие, основанных на эмиссии частиц или излучения, действующие на исследуемую поверхность. Метод электронной оже-спектроскопии относится к зондирующим методам. Он основан на анализе распределения энергии электронов, эмитированных исследуемым веществом под действием пучка первичных электронов, и выделении из общего энергетического спектра тех, которые возникли в результате оже-процесса. Их энергия определяется энергетической структурой оболочек атомов, участвующих в процессе, а ток в первом приближении — концентрацией таких атомов.

Оже-процессы проявляются при бомбардировке поверхности твердого тела медленными электронами с энергией E от 10 до 10000 эВ. Бомбардировка твердых тел в вакууме сопровождается вторичной электронной эмиссией. В состав вторичных электронов, эмитируемых, кроме собственно вторичных электронов, входят упруго- и неупругорассеянные первичные электроны.

46. Рентгеновский микроанализ – метод исследования строения тел,использующий явление дифракции рентгеновских лучей. Этот метод исслед-я стр-ры вещества по распределению в простр-ве и интенсивностям рассеянного на анализируемом объекте рентгеновского излучения.Т.К. длина волны рентгеновского излучения сопоставима с размерами атома и постоянной решетки крист-го тела, при облучении кристалла рентгеновским излучением будет наблюдаться дифр-я картина, кот-я зависит от длины волны используемых рентг-х лучей и строения объекта. Методами рентг-го анализа исслед-т металлы, сплавы,минералы,неорганич. и органич. соедин-я, полимеры, аморфные материалы, жидкости и газы, молекулы белков, нукл-х кислот и т.д. Этот метод явл-ся осн-м методом определ-я структуры кристаллов,дает наибольшую инф-цию. В ходе рент. Ан-за исслед-й образец помещают на пути рентг-х лучей и регистрир-т дифракц-ю картину, возникающую в рез-те взаимод-я лучей с вещ-м. На след этапе анализ-т дифр-ю реш-ку и расчетным путем устанавл-т взаимное располож-е частиц в простр-ве, вызвавшее появление данной картины. Рентгеногониометр-прибор,с пом-ю кот-го можно одновр-но оегистрир-ть направление дифрагированных на исследуемом объекте лучей и положение образца в момент возникн-я дифракции.

47. Спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда Спектроскопия резерфордовского обратного рассеяния — разновидность спектроскопии ионного рассеяния, основанная на анализе энергетических спектров ионов He⁺ или протонов с энергией ~1-3 МэВ, рассеянных в обратном направлении по отношению к исследуемому образцу. Спектроскопия резерфордовского обратного рассеяния, как и спектроскопия ионного рассеяния, позволяет получать информацию о химическом составе и кристалличности образца как функции расстояния от поверхности образца (глубины), а также о структуре поверхности монокристаллического образца. Основной особенностью метода является использование высокоэнергетических ионов, проникающих глубоко внутрь твердого тела и рассеивающихся обратно от глубоко лежащего атома. Энергия, потерянная ионом в этом процессе, представляет собой сумму двух вкладов. Во-первых, это непрерывные потери энергии при движении иона вперед и назад в объеме твердого тела (так называемые потери на торможение). Скорость потери энергии на торможение (stopping power, dE/dx) для большинства материалов хорошо известна, что позволяет перейти от шкалы энергий к шкале глубин. Во-вторых, это разовая потеря энергии в акте рассеяния, величина которой определяется массой рассеивающего атома.

Для исследования структуры монокристаллических образцов с помощью спектроскопии резерфордовского обратного рассеяния используется эффект каналирования. Эффект заключается в том, что при ориентации пучка ионов вдоль основных направлений симметрии монокристаллов те ионы, которые избежали прямого столкновения с атомами поверхности, могут проникать глубоко в кристалл на глубину до сотен нм, двигаясь по каналам, образованным рядами атомов. Сравнивая спектры, полученные при ориентации пучка ионов вдоль направлений каналирования и вдоль направлений, отличных от них, можно получить информацию о кристаллическом совершенстве исследуемого образца. Из анализа величины так называемого поверхностного пика, являющегося следствием прямого столкновения ионов с атомами поверхности, можно получить информацию о структуре поверхности, например, о наличии на ней реконструкций, релаксаций и адсорбатов.

48. Ионный микроанализ и ионная масс-спектрометрия метод локального анализа. основанный на регистрации масс-спектров вторичных ионов с микроучастков пов-сти твердых тел. Исследуемый образец в вакууме бомбардируют сфокусированным пучком первичных ионов, диаметр пучка 1-100 мкм, энергия 10-15 - 10-16 Дж, плотн. тока 0,1-10 А/м2). Первичные ионы при взаимод. с пов-стью упруго и неупруго рассеиваются, перезаряжаются, испытывают многократные соударения с атомами твердого тела. При этом часть атомов вблизи пов-сти получает энергию, достаточную для их эмиссии в вакуум в виде нейтральных частиц (катодное распыление) или в виде вторичных ионов (вторичная ионная эмиссия). Интенсивность эмиссии вторичных ионов i-го элемента сильно зависит от параметров первичного ионного пучка (типов ионов, их энергии, плотности тока), анализируемой пробы (характера хим. связей, физ. свойств, потенциала ионизации атомов, работы выхода электронов бомбардируемой пов-сти и др.), давления и состава остаточных газов в приборе. Величина Ii характеризуется величиной вторичного ионного тока (в А) или скоростью счета импульсов (имп/с). Дифференц. выход вторичных ионов gi = Ki/Сi, где Ki = Ni+(-)/N0, представляет собой отношение числа испускаемых вторичных ионов Ni+(-) к числу первичных ионов N0, Сi - концентрация i-го элемента в пробе. Прибор для ионного микроанализа - ионный микроанализатор - состоит из источника первичных ионов, вакуумной камеры, статич. и динамич. масс-анализаторов и системы регистрации вторичных ионов. Из источников первичных ионов наиб. распространен дуоплазмотрон с горячим или холодным катодом.

49. Ионный микроскоп Мюллера и ионная микроскопия Ионный проектор — (англ. field ion microscope, FIM, полевая ионная микроскопия, автоионная микроскопия) — микроскопия поверхности образца, имеющего форму острой иглы, основанная на использовании эффекта полевой десорбции атомов «изображающего» газа, адсорбирующихся на исследуемую поверхность. В отличие от ионного микроскопа является безлинзовым прибором.

Ионный проектор был изобретен Э. Мюллером в 1951 г. Основными её элементами служат образец в виде острой иглы, находящийся под высоким положительным потенциалом (1-10 кэВ), и флуоресцентный экран, в современных установках замененный на микроканальную пластину, которые помещаются в откачиваемую камеру. Камера заполнена «изображающим» газом, обычно гелием или неоном при давлении от 10-5 до 10-3 торр. Образец охлаждается до низких температур (~20-80 К).

Изображающий газ вблизи иглы поляризуется в поле, а поскольку поле неоднородно, то поляризованные атомы газа притягиваются к поверхности иглы. Адсорбированные атомы могут ионизироваться за счет туннелирования электронов в иглу, и образовавшиеся ионы ускоряются полем в сторону экрана, где и формируется изображение поверхности-эмиттера. Разрешение полевого микроскопа определяется термической скоростью изображающего иона и при охлаждении иглы до низких температур может составлять до 0,1 нм, то есть иметь атомное разрешение.

Ограничения на материал иглы те же, что и для электронного проектора; вследствие этого большинство исследований с помощью ионного проектора связано с тугоплавкими металлами (W, Mo, Pt, Ir). Наиболее яркие результаты, полученные с помощью автоионной микроскопии, относятся к исследованию динамического поведения поверхностей и поведения атомов на поверхности. Предметом изучения служат явления адсорбции и десорбции, поверхностная диффузия атомов и кластеров, движение атомных ступеней, равновесная форма кристалла и т. д.

50. Туннельная и атомно-силовая микроскопия Атомно-силовой микроскоп (АСМ, англ. AFM — atomic-force microscope) — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения. Используется для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.

В отличие от сканирующего туннельного микроскопа, с помощью атомно-силового микроскопа можно исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности. Ввиду способности не только сканировать, но и манипулировать атомами, назван силовым. Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ, англ. STM — scanning tunneling microscope) — вариант сканирующего зондового микроскопа, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением.