Введение к работе
Актуальность темы. Роль оптических и спектроскопических методов исследования в физике твердого тела непрерывно возрастает.Причина этого отчасти заключается в широком применении новых материалов в микроэлектронике, а также в дальнейшем развитии теоретических исследований, которые дали детальные сведения о зонной структуре германия и родственных ему материалов. К середине шестидесятых годов структуры в оптических спектрах большого числа кристаллов были исследованы и получили предварительную интерпретацию. Новый всплеск активности в оптических исследованиях твёрдых тел.в начале семидесятых годов был связан с применением синхротронного излучения (СИ), которое испускают ультрарелятивистские электроны, движущиеся с ускорением в поперечном магнитном поле.
Использование СИ кольцевых ускорителей и накопителей дало в руки экспериментаторов новые возможности для исследования оптических свойств твёрдых тел. СИ обладает рядом несомненных преимуществ, таких как: непрерывный спектр от инфракрасной до рентгеновской области, высокая интенсивность, малая угловая расходимость, высокая степень поляризации. А в области вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена СИ явно превосходит любые другие источники, если необходам источник, перестраиваемый в широкой спектральной области. Это привело к быстрому росту исследовательских программ, включающих использование- накопительных колец в качестве источников излучения. К наиболее интересным вопросам, изучаемым в области вакуумного ультрафиолета, можно отнести исследование возбуждения электронов глубоких атоглных уровней и образования эксито-нов при их возбуадеіши, определение плотности состояний в зоне проводимости, измерение оптических констант твёрдых тел и абсолютную калибровку источников и детекторов ультрафиолетового излучения, при которой источник СИ выступает в качестве первичного'эталона интенсивности излучения. Только с использованием СИ стала возможной спектроскопия коллективных возбуждений электронов заполненных зон.
В связи с этим, основной целью работы было исследование основных закономерностей и особенностей в спектрах полупро-
водников и структур полупроводник-диэлектрик в вакуумной ультрафиолетовой области. Дня достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
-
Создание станции ВУФ-спектроскопии на канале синхротронного излучения накопителя ВЗПП-2М.
-
Исследование диэлектрических функций ряда полупроводников в области возбуждения электронных переходов с остовных уровней.
-
Изучение коллективных возбуждений - плазменных колебаний валентных электронов в полупроводниках, а также их взаимодействия с остовными электронами.
-
Исследование тонких диэлектрических плёнок на поверхности полупроводников.
Научная новизна работы определяется созданием уникальной установки для исследования твердых тел в широкой спектральной области (от 4 до 40 эВ), исполъзувдей синхротронное излучение накопительного кольца ВЭПП-2М. Это позволило.например, впервые наблвдать ультрафиолетовую прозрачность германия и кремния за плазменным краем отражения валентных электронов.
Практическая ценность работы состоит в разработке и реализации методики определения параметров тонких диэлектрических пленок на поверхности полупроводника. Предложен способ построения энергетической диаграммы структур полупроводник -диэлектрик. Эти результаты могут быть использованы при разработке и создании полупроводниковых приборов, содержащих диэлектрические слои. Создана методика абсолютной калибровки детекторов БУФ излучения, использувдая источник синхротронного излучения в качестве первичного эталона интенсивности, и определена квантовая эффективность фотодиода на основе гетероперехода Ge - GaAs в области возбуждения электронных переходов с остовных уровней.
Атюбапия работы. Основные материалы диссертации были доложены на:
-
Всесоюзных конференциях по использованию синхротронного излучения (Новосибирск: 1978, 1980, 1982, 1984, 1986).
-
II Всесоюзном семинаре по автоматизации научных исследований в ядерной физике и смежных областях (Новосибирск, 1982).
-
Ill Советскс—Английском семинаре по использованию синхротронного излучения (Москва, 1982).
-
ІУ Республиканском коллоквиуме по спектроскопии полупроводников и диэлектриков (Тбилиси, 1982).
-
Всесоюзных конференциях по вакуумной ультрафиолетовой спектроскопии (Москва: 1982, Рига: 1986, Иркутск: 1989).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Объём работы. Диссертационная работа состоит из Введения, пяти глав, Выводов и трёх приложений, излозена на 129 страницах машинописного текста (включач 50 рисунков и 4 таблицы) и содержит список литературы из 109 наименований.