Способ определения коэффициента диффузии примесей в тонких металлических пленках

 

Изобретение относится к исследо-. ванию физических свойств веществ и может быть использовано для определения коэффициента диффузии примесей в тонких металлических пленках, а также для изучения размерных явлений в проводимости тонких пленок. Цель изобретения - повьшение точности определения путем исключения влияния диффузионного рассеяния носителей тока на результаты измерений. Способ заключается в нанесении примеси на поверхность пленки и диффузионном отжиге пленки. При этом пленку перед диффузионным отжигом и после него помещают в постоянное магнитное поле, перпендикулярное поверхности пленки, и измеряют электропроводность пленки при различных значениях напряженности магнитного поля. По полученной зависимости электропроводности пленки от напряженности магнитного поля определяют период осцилляции электропроводности пленки, а коэффициент диффузии D находят из зависимости D dV4t(l-dHo/4Ht))( X Infdba-jiK) (1-дНо/л Hj.) , где d - толщина пленки, д НоИ 4 Hj. - период осцилляции электропроводности с изменением Н соответственно до и после диффузионного отжига. По - концентрация атомов чистого образца . Со - относительная концентрация примеси у поверхности, Ъэф - эффективное сечение рассеяния электродов на атомах примеси, t -время измерения. а (Л О5 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (5)) 4 G 01 N 13 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) Iсю 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3984301/24-25 (22) 16.12.85 (46) 23.10.87. Бюл. № 39 (71) Физико-технический институт низких температур АН УССР (72) Ю.А. Колесниченко и В,И, Верченко (53) 539.219.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 697883, кл. G Oi N 13/00, 1979.

Гуденко С.В., Крылов И.П. Радиочастотный размерный эффект при рассеянии электронов на границе диффузионного слоя примесей. — Письма в ЖЭТФ, 1978, т. 28, вып. 4, с. 243-246. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ДИФФУЗИИ ПРИМЕСЕЙ В ТОНКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ (57) Изобретение относится к исследо-. ванию физических свойств веществ и может быть использовано для определения коэффициента диффузии примесей в тонких металлических пленках, а также для изучения размерных явлений в проводимости тонких пленок. Цель изобретения — повышение точности определения путем исключения влияния диффузионного рассеяния носителей тока на результаты измерений. Способ заключается в нанесении примеси на поверхность пленки и диффузионном отжиге пленки. При этом пленку перед диффузионным отжигом и после него помещают в постоянное магнитное поле, перпендикулярное поверхности пленки, и измеряют электропроводность пленки при различных значениях напряженности магнитного поля. По полученной зависимости электропроводности пленки от напряженности магнитного поля определяют период осцилляции электропроводности пленки, а коэффициент диффузии D находят из зависит мости D = d /4t(1-дН0/(Н ) х х 1n f d h q n c, /2Ãj (1-д Н / х) Н ), где d — толщина пленки, 1 Н и д Н, период осцилляций электропроводности с изменением Н соответственно до и после диффузионного отжига, n — концентрация атомов чистого образца, С вЂ” относительная концентрация примеси у поверхности, Ъэф р— эффективное сечение рассеяния электродов на атомах примеси, t -время измерения.

Х = d(1- — ——

4 Но

v ан

40 определяют толщину слоя Х,, содержаг. щего примеси, которая равна 1 10 см.

Коэффициент диффузии определяют с помощью выражения

Хо КОБА п

D = 1п — — - — — (2) 4t 24Т

45 где D коэффициент диффузии при2

MECH CM /C время диффузионного отжига, с, эффективное сечение рассеяния электронов на атомах

2 примеси, см (табличное значение), концентрация атомов чисто-, -3

ro образца, см (табличное значение).

55 п о

1 134697

Изобретение относится к исследованию физических свойств веществ и может быть использовано для определения коэффициента диффузии примесей

) в тонких металлических пленках, а также для изучения размерных явлений в проводимости тонких пленок.

Целью изобретения является повышение точности определения путем исклю- 10 чения влияния диффузионного рассеяния носителей тока на результаты измерений.

Пример. Определение коэффициента диффузии примесей золота в 15 тонкой металлической пленке серебра, Пленку серебра толщиной и = 5 х х1.0 см помещают в магнитное поле катушки так, что магнитное поле перпендикулярно поверхности пленки. 20

Измеряют электропроводность пленки при различных значениях напряженности Н магнитного поля и из зависимости = f(Н ) определяют период осцилляций проводимости 25 (ДНо). При изменении Н и 1 до 10 кЭ период осциляций Д Н„ = 1 кЭ.

На поверхность пленки равномерно по всей поверхности наносят золото и подложку помещают в термостат для ЗО проведения диффузионного отжига при

100 С. После этого измеряют проводимость пленки серебра при различных значениях напряженности магнитного поля Н и из зависимости б = й(нс) определяют период осцилляций проводимости 3 Н, равный 1,25 кЭ.

С помощью выражения

С вЂ” относительная концентрация примеси у поверхности, равная пределу растворимости примеси в пленке (табличная величина).

В рассматриваемом случае t = 600 с, -Ы 2 >>

Йрф,=- 1 -10 см, n = 1 10 см

С = О, I. Тогда согласно выражению (2) П = 9,2 10 см /с.

1ормула изобретения

Способ определения коэффициента диффузии примесей в тонких металлических пленках, заключающийся в нанесении примеси на поверхность пленки, последующем диффузионном отжиге пленки с примесью и измерений электрических характеристик пленки, по которым рассчитывают коэффициент диффузии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения путем исключения влияния диффузионного рассеяния носителей тока на результаты измерений, пленку перед и после диффузионного отжига помещают в постоянное магнитное поле, перпендикулярное поверхности пленки, измеряют электропроводность пленки при различных значениях напряженности магнитного поля, по полученной зависимости электропроводности пленки от напряженности магнитного поля определяют период осцилляции электропроводности для пленки перед и после диффузионного отжига, а коэффициент диффузии рассчитывают с помощью выражения

В= — (/1- — - i! 1nn

А

4Н,/ 2 а где D — коэффициент диффузии-примеСИ, CM /C>

2, d — толщина пленки, см, g Н вЂ” период осцилляций электропроводности с изменением

Н до диффузионного отжига, э, ЬН вЂ” период осцилляций электропроводности с изменением Н после диффузионного отжига в течение времени t Э, и„. — концентрация атомов чистого образца, см ", Ca — относительная концентрация примеси у поверхности, ) а — эффективное сечение рассеяния электронов на атомах примеси, см