Способ регистрации места падения электронного луча на поверхности полупроводника в вакууме

 

Изобретение относится к электронной оптике и может быть использовано для визуального наблюдения места падения электронного луча малой энергии на облучаемой им полупроводниковой мишени. Цель изобретения расширение диапазона регистрации электронного луча до нескольких электронвольт при упрощении способа регистрации. По предлагаемому способу регистрации места падения электронного луча на полупроводниковую поверхность наряду с электронным лучом направляют сфокусированный световой луч, которым осуществляют сканирование облучаемой поверхности, и по изменению величины тока электронного луча, происходящему в момент совпадения мест падения электронного и светового лучей, регистрируют место падения электронного луча. 2 ил.

Изобретение относится к электронной оптике и может быть использовано для визуального наблюдения места падения электронного луча малой энергии на облучаемой им полупроводниковой мишени. Цель изобретения расширение диапазона регистрации электронного луча до нескольких электронвольт при упрощении способа регистрации. По предлагаемому способу регистрации места падения электронного луча на полупроводниковую поверхность наряду с электронным лучом направляют сфокусированный световой луч, которым осуществляют сканирование облучаемой поверхности, и по изменению величины тока электронного луча, происходящему в момент совпадения мест падения электронного и светового лучей, регистрируют место падения электронного луча. Освещение поверхности полупроводника светом с длинами волн, в частности, видимого диапазона вызывает изменение поверхностного потенциала полупроводника, что приводит к изменению коэффициента отражения медленных электронов от его поверхности и вызывает вследствие этого изменение величины тока электронов, падающих из вакуума на полупроводник. На фиг. 1 приведена автоматическая запись вольт-амперной характеристики тока медленных моноэнергетических электронов, падающих из вакуума на поверхность монокристаллов кремния; на фиг.2 автоматическая запись изменения тока электронов I, проходящих в монокристалл кремния при сканировании поверхности световым лучом. Разность потенциалов образец катод равна 1 В. По оси абсцисс на фиг.1 отложено напряжение U_ок между катодом электронной пушки и кристаллом полупроводника, что с учетом контактной разности потенциалов монокристалла кремния и поликристаллического вольфрама дает энергию падающих электронов. По оси ординат отложен ток образца I в амперах. При этом кривая 1 представляет запись вольт-амперной характеристики, проведенную в то время, когда световой луч не совпадает с местом падения электронного луча. Запись 2 проведена при их совпадении. В момент времени t₁ (см. фиг.2) световой луч совмещен с местом падения электронного луча, в момент времени t₂ световой луч отведен в сторону от предполагаемого места падения электронного луча. В моменты времени t₃, t₄ проведено повторение регистрации электронного луча. Вертикальная пунктирная линия на фиг.1 соответствует значению тока образца при напряжении между образцом и катодом, равному 1 В. Поскольку вольт-амперная характеристика при освещении места падения электронного луча смещается вправо по оси энергий электронов, то именно этот процесс и записан на фиг.2. Предлагаемый способ регистрации места падения электронного луча малой энергии на полупроводниковую поверхность осуществляется следующим образом. Электронную пушку, формирующую луч медленных моноэнергетических электронов, смонтированную на специальном фланце, помещают в вакуумную камеру, имеющую окно для наблюдения за образцом, который укреплен так, что электронный луч падает нормально к его поверхности. После получения в камере высокого вакуума (Рp≃ 10^-9 мм рт.ст.)10^-9 мм рт.ст.) поверхность образца очищается высокотемпературным прогревом от следов окислов и адсорбированных газов. Затем на двухкоординатном самописце записывается вольт-амперная характеристика тока медленных электронов, падающих из вакуума и проходящих в образец. После записи вольт-амперной характеристики на образец подается постоянное напряжение, значение которого соответствует середине участка быстрого нарастания тока вольт-амперной характеристики. Затем образец освещается хорошо сфокусированным световым лучом. При совпадении мест падения светового и электронного лучей происходит изменение тока образца, представленное на фиг. 2. Пример конкретного выполнения способа. Образец оптически полированный монокристалл Si (III), представляющий собой диск диаметром 40 мм, толщиной 0,5 мм, помещают в вакуумную камеру, зажимают между двумя токосъемными молибденовыми кольцами с наружным и внутренними диаметрами, равными 50 мм и 30 мм соответственно, и устанавливают на фланце с токовводами. Затем производят очистку поверхности образца путем нагрева электронной бомбардировкой до 1200^оС в течение 10 мин. На расстоянии 3 см от образца находится коллектор отраженных от образца электронов, представляющий собой диск диаметром 40 мм с отверстием в центре, диаметр которого равен 2 мм. Коллектор является последним электродом электронной пушки Майерса, формирующей луч медленных (до 20 эВ) моноэнергетических электронов ( ΔЕ_p (ΔE_p≃ 0,6 эВ)0,6 эВ). Запись вольт-амперной характеристики приведена на фиг. 1 (кривая 1). Устанавливается фиксированная энергия электронов, соответствующая разности потенциалов образец катод, равной 1 В. Затем двухкоординатный самописец ПДП-4-4 переключается в режим временной развертки тока образца, равного 0,7 мкА при указанной энергии электронов. На поверхность монокристалла направляется сдиафрагмированный луч газового лазера ЛГ-105. Размер светового пятна на образце составляет около 3 мм. При нахождении светового пятна на периферии образца в любой точке на расстоянии порядка 10 мм от центра никаких заметных влияний на ток образца освещение не оказывает. При установке светового пятна в центр наблюдается резкое уменьшение тока образца до величины 2˙10^-6 1˙10^-6 А, что дважды записано на фиг.2, свидетельствующее о месте падения электронного луча. Таким образом, преимущество изобретения заключается в возможности регистрации места падения электронных лучей малой энергии на полупроводниковой поверхности.

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ МЕСТА ПАДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА НА ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКА В ВАКУУМЕ, включающий очистку поверхности полупроводника и облучение ее электронным лучом, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регистрации низкоэнергетического электронного луча при упрощении способа, одновременно с облучением поверхности полупроводника электронным лучом дополнительно осуществляют сканирование поверхности сфокусированным световым лучом, при этом регистрацию места падения электронного луча проводят по изменению величины тока электронного луча в момент совпадения места падения электронного и светового лучей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2