Введение к работе
ftmpjffippcTfr тема.
Известно, что вода обладает уникальными свойствами. Ода может інть универсальным растворителем или катализатором. G одной сторо-н, пары вода значительно изменяют электрические, оптические свой-тв8.кремния и его способность к адгезии. О другой стороны, пары оды используют для создания оксидного слоя на поверхности премия. Состояния адсорбированных молекул воды на упорядоченных пове-иностях кремния изучены слабо. На модифицированных каким-либо во-действивм поверхностях кремния эти состояния до настоящей работы в изучались. Одним из контролируемых способов модификации являют-я ионные пучки инертных газов, так как они не образуют химических оединвний с атомами кремния, а создают точечные дефекты в припо-ерхностных слоях, изменяют состав и структуру поверхностей кремня. Природа дефектов на поверхностях кремния и их роль в процес-:ах адсорбции пвров вода в литературе практически не освещены. Таив исследования актуальны, поскольку позволяют находить пути ра-отоспособности поверхностей кремния, используемых в современной лектронной технологии.
Экспериментальное исследование структуры атомных связей на мо-Зфицированных глядим» пучками поверхностях кремния, а такие поедание состояний адсорбированных молекул на таких поверхностях редставляет большой научный и практический интерес. Квантовохи-ические расчеты состояний адсорбированных атомов и молекул на по-
- I
верхностях кремния в настоящее spsss ncxs Н? дают той полной кар тины происходящих на них процессов, которая может быть получен; при проведении прямых экспериментов.
Поэтому изучение поведения адсорбированных паров воды на упорядоченных и предварительно модифицированных ионным пучком поверх нсстях кремния In situ различными методами представляет несомненный интерес.
Целью работы явилось исследование изменения состояний адсорби рованных паров вода на упорядоченных и модифицированных ионным пучками поверхностях кремния в интервале температур от Т=300 К д Т=120О К различными методами: термодесорбционной масс-спвктромет риай (ТДкО), дифракцией медленных электронов (ДИЭ), электронна Ове-спектрэскопкей (ЭОС), вторично-ионной масс-спектрометрие (ВИЮ).
Научная яоигоня.
В работе пакаввно, что:
при адсорбции паров вода на поверхностях Sl(IOQ) и Sl(III) nj температуре Т-300 К происходит полная диссоциация молекул воды і атома водорода и ОН-грушн, которые связаны с димерными центра кремния, при втом структура втих поверхностей не меняется;
при нагреве систем Si(I0O)/HgO и Si(III)/1^0 в интервале тема ратур от Т-300 К до Т=12СХ) К происходит десорбция только молвк \ и S10.
Открыто явление одновременной десорбции молекул водорода к ят мов инертного гава при температуре Т=900 К из облученного ннертн газом крамнин.
Впервые установлено, что:
- предварительная модификация поверхностей кремния Si<100)
SI(III) пучками ионов Аг+, Кг+ приводит к кзмененнв вдсорбцианно
2
способности этих поверхностей к пврам вода;
- при нагреве систем Sl/HgO в интервале температур от Т«=300 К до Т=12Ш К происходит десорбция молекул 1^, одновременная десорбция Hg и инертного газа, молекул SIO.
Предложена и експериментально подтверждена качественная поста-дайная модель превращения адсорбированных паров вода на упорядоченных и предварительно модифицированных низковнергетическими ионными пучками инертных газов поверхностях кремния в интервале температур от Т=300 К до Т=1200 К.
Основные защищаемые положения.
-
Результаты исследования адсорбированных паров воды на чистых поверхностях кремния методами ТДМС, ВИМС, Э00, ДМЭ.
-
Результаты исследований одновременной термодесорбция водорода и атомов тяжелых инертных газов из предварительно облученных ионами монокристаллов кремния Si(IOO) и Si(III).
-
Результаты исследований адсорбированных паров воды на предварительно модифицированных ионным пучком поверхностях кремния методом ТДМО.
-
Качественную постадийную модель превращений адсорбированных паров воды нв упорядоченных и модифицированных поверхностях кремния в интервале температур от Т=300 К до Т=1200 К.
Практическая значимость работы.
-
Предложен новый способ обнаружения примесного водорода в кремнии и его удаления.
-
Результаты исследований тврмодесорбцни газов при нагреве ои-зтем Si (100)/1^0, Si (III )/1^0 могут быть использованы в. технологи-іеских процессах при изготовлении полупроводи и новых приборов на
5СНОВ8 КремНИЯ.
Адробапия pnrtriTH и ттугіликнтши- отдельные вопросы и разделы диссертации докладывались на II (1989) и III (1990) конференциях Научно-учебного центра Физико-химических методов исследования при Университете Дружбы Народов (Москва), IX (Москва, 1989) и X (Звенигород, 1991) Всесоюзных конференциях "Взаимодействие атомных частиц с твердым телом", III Всесоюзном совещании "Высокотемпературные физико-химические процессы на границе раздела твердое тело-газ" (Звенигород, 1989), ЮС (1990) и ХПІ (1992) Совещаниях по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва), VI Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов по физической химии (Москва, 1990), Всесоюзном совещании-семинаре "Диагностика поверхности ионными пучками" (Одесса, 1990).
По-материалам диссертации опубликовано 3 статьи и 8 тезисов докладов, одно авторское свидетельство.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Основной текст содержит 116 страниц машинописного текста, 24 рисунка. Список цитируемой литературы состоит из 115 наименований.
