Vékonyréteg szerkezetek mélységprofil-analízise



Hasonló dokumentumok
NÉHÁNY KÜLÖNLEGES FÉMES NANOSZERKEZET ELŐÁLLÍTÁSA ELEKTROKÉMIAI LEVÁLASZTÁSSAL. Neuróhr Katalin. Témavezető: Péter László. SZFKI Fémkutatási Osztály

Aeroszol szennyezettség vizsgálat Magyarország két nagyvárosában telén (előzetes eredmények)

Szigetelők Félvezetők Vezetők

kapillárisok vizsgálatából szerzett felületfizikai információk széleskörűen alkalmazhatók az anyagvizsgálatban, vékonyrétegek analízisében.

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Periodikus struktúrák előállítása nanolitográfiával és vizsgálatuk három dimenzióban

Nagytöltésű ionok áthaladása nanokapillárisokon

CÉLOK ÉS FORRÁSOK (2008)

Villamos tulajdonságok

Szilícium karbid nanokristályok előállítása és jellemzése - Munkabeszámoló -

TECHNIKA ÉS ÉLETVITEL 6. OSZTÁLYOS TANMENET AZ NT RAKTÁRISZÁMÚ TANKÖNYVHÖZ

DR. LAKATOS ÁKOS PH.D PUBLIKÁCIÓS LISTÁJA B) TUDOMÁNYOS FOLYÓIRATBELI KÖZLEMÉNYEK

TÁMOP /1/KONV Az Atomki tudományos eredményeinek terjesztése és népszerűsítése Megérthető-elérhető fizika

magyar 204. magyar 204. biológia 210. földrajz 210. informatika 5. technika rajz angol/német oszt.főnöki testnevelés

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Részecskefizika és az LHC: Válasz a kérdésekre

Atomfizikai összefoglaló: radioaktív bomlás. Varga József. Debreceni Egyetem OEC Nukleáris Medicina Intézet Kötési energia (MeV) Tömegszám

Az XPS és a SIMS módszer

Zárójelentés. D ny. számú posztdoktori kutatási szerződés

Stabilizotóp-geokémia II. Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet

DIPLOMAMUNKA TÉMÁK AZ MSC HALLGATÓK RÉSZÉRE A SZILÁRDTEST FIZIKAI TANSZÉKEN 2018/19.II.félévre

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei. Diffúzió és diffúzió kontrollált jelenségek vizsgálata fém/félvezetı nanorétegekben SNMS technikával

Tematika FELÜLETVIZSGÁLATI MÓDSZEREK. Dobos Gábor

ORSZÁGOS NEVELÉSTUDOMÁNYI KONFERENCIA Debreceni Egyetem Debrecen, november

Képalkotás a pásztázó elektronmikroszkóppal

A jövő anyaga: a szilícium. Az atomoktól a csillagokig február 24.

Nikkel-kadmium ötvözetek elektrokémiai leválasztása és vizsgálata

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Lézeres eljárások Teflon vékonyréteg leválasztására valamint Teflon adhéziójának módosítására


MOLEKULANYALÁB-EPITAXIA BERENDEZÉS AZ MTA KFKI RÉSZECSKE- ÉS MAGFIZIKAI KUTATÓINTÉZETBEN

Készitette: Szabó Gyula Barlangi kutatásvezetı Csorsza László barlangkutató

Bírálat Petrik Péter "Spektroellipszometria a mikroelektronikai rétegminősítésben" című MTA doktori értekezéséről.

AZ XPS ÉS A SIMS MÓDSZER

Indikátor izobesztikus pontjának és koncentrációjának meghatározása

Részletes szakmai beszámoló

Mikrokozmosz - makrokozmosz: hova lett az antianyag?

Kösd össze az összeillı szórészeket!

Török Zsófia, Huszánk Róbert, Csedreki László, Kertész Zsófia és Dani János. Fizikus Doktoranduszok Konferenciája Balatonfenyves,

Mikroszerkezet: szerkezet az atomokon túl, ami a mindennapjainkban olyan fontos. Ungár Tamás. ELTE, Fizikai Intézet, Anyagfizikai Tanszék

A WÉK tréningek hatékonysága a Magyar Honvédség személyi állományának körében

4. Szervetlen anyagok atomemissziós színképének meghatározása

TARTALOMJEGYZÉK. I. Összegző megállapítások, következtetések. Javaslatok. II. Részletes megállapítások

A standardpotenciál meghatározása a cink példáján. A galváncella működése elektrolizáló cellaként Elektródreakciók standard- és formálpotenciálja

Újabb eredmények a borok nyomelemtartalmáról Doktori (PhD) értekezés tézisei. Murányi Zoltán

A Raman spektroszkópia alkalmazása fémipari kutatásokban Raman spectroscopy in metallurgical research Dénes Éva, Koós Gáborné, Kőszegi Szilvia

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás VI

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 9. mérés: Röntgen-fluoreszcencia analízis április 22.

Jellemző redoxi reakciók:

Esetelemzés az SPSS használatával

Az értékelemzés szemlélete. Értékelemzés. Az értékelemzés és racionalizálás összehasonlítása. Az értékelemzés fogalomrendszere

Közhasznúsági jelentés. A évről

XXXVIII. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

Debreceni Baross Gábor Középiskola, Szakiskola és Kollégium Debrecen, Budai Ézsaiás u. 8/A. OM azonosító: Pedagógiai program

SZENT ISTVÁN EGYETEM. Nagy hatásfokú félvezető alapú napelemek

3. Óraterv. Az óra cél- és feladatrendszere: modellalkotás (a valóság leképezése számunkra fontos szempontok szerint)

Tájékoztatás az önálló informatika tantárgyról közoktatási intézmények számára

HITELESÍTÉSI ELİÍRÁS VILLAMOS FOGYASZTÁSMÉRİK MINTAVÉTELES ELSİ HITELESÍTÉSE HE 19/5-2011


Impulzus alapú Barkhausen-zaj vizsgálat szerkezeti acélokon

Az Einstein teleszkóp lehetséges hatásai a területfejlesztésre

RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLATTECHNIKA

Válasz Tombácz Etelkának az MTA doktorának disszertációmról készített bírálatában feltett kérdéseire és megjegyzéseire

Megbízhatóan megakadályozza a kondenzvíz és hőhíd képződést.

MISJÁK FANNI SZERKEZETKIALAKULÁS TÖBBFÁZISÚ VÉKONYRÉTEGEKBEN DOKTORI ÉRTEKEZÉS 2009

KOCH VALÉRIA GIMNÁZIUM HELYI TANTERV FIZIKA évfolyam évfolyam valamint a évfolyam emelt szintű csoport

Redoxi reakciók Elektrokémiai alapok Műszaki kémia, Anyagtan I előadás

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Redox reakciók. azok a reakciók, melyekben valamely atom oxidációs száma megváltozik.

Vákuumtechnika Nagyvákuumrendszerek. Csonka István Frigyes Dávid

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

EBSD-alkalmazások. Minta-elôkészítés, felületkezelés

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények

MgB 5. Gd y. (x + y + z = 1) pigmentet tartalmazó kerámiai festékek. Tb z. Ce x O 10. Tax Zoltán Kotsis Leventéné Horváth Attila Veszprémi Egyetem

Bevonatok vizsgálata ködfény-kisüléses spektrometriával

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Integrált növényvédelem Nemzeti Cselekvési Terv

Komposztkezelések hatása az angolperje biomasszájára és a komposztok toxicitása

Korrozív Korr kén vvizsgálatok és mentesítési technológiá g k Lab oncz

tapasztalatok ndorné

41. A minıségügyi rendszerek kialakulása, ISO 9000 rendszer jellemzése

Fizika, kémia a konyhában

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

A Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny I. forduló feladatainak megoldása 1

Ph.D értekezés. Dr. Velich Norbert. Témavezető: Dr. Szabó György egyetemi tanár

PÁLYÁZATI LAP a Színpadon a Természettudomány 2014 rendezvényre

SZEZONÁLIS LÉGKÖRI AEROSZOL SZÉNIZOTÓP ÖSSZETÉTEL VÁLTOZÁSOK DEBRECENBEN

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Hidrogénezett amorf Si és Ge rétegek hőkezelés okozta szerkezeti változásai

Analitikai szenzorok második rész

Bútordíszítô elemek és dekorációs anyagok

Félvezető és mágneses polimerek és kompozitok

τ Γ ħ (ahol ħ=6, evs) 2.3. A vizsgálati módszer: Mössbauer-spektroszkópia (Forrás: Buszlai Péter, szakdolgozat) A Mössbauer-effektus

NANOTECHNOLÓGIA - KÖZÉPISKOLÁSOKNAK NAOTECHNOLOGY FOR STUDENTS

Lehet-e tökéletes nanotechnológiai eszközöket készíteni tökéletlen grafénból?

NANO-ÉS NAGYSZEMCSÉS CINK- OXID HATÁSAINAK VIZSGÁLATA TALAJLAKÓSZERVEZETEKEN

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Részlet: Orgovány László, Fémek csiszolása és fényezése c. könyvből

2. Melyik az, az elem, amelynek harmadik leggyakoribb izotópjában kétszer annyi neutron van, mint proton?

Rugalmas elektronszórás; Recoil- és Doppler-effektus megfigyelése

Átírás:

Vékonyréteg szerkezetek mélységprofil-analízise Vad Kálmán, Takáts Viktor, Csík Attila, Hakl József MTA Atommagkutató Intézet, Debrecen, Bem tér 18/C Langer Gábor Debreceni Egyetem, Szilárdtest Fizika Tanszék, Debrecen, Bem tér 18/B TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0036

Mélységprofil-analízis: vékonyrétegek, felületi rétegek, határfelületek elemeloszlásainak mélységi feltárása. Roncsolás mentes mélységprofil-analízis: nincs felületi roncsolás. Az analizálható mélységet (vastagságot) a vizsgáló nyaláb behatolási mélysége határozza meg (AES, XPS). Roncsolásos mélységprofil-analízis (porlasztáson alapuló analízis) Nagyobb mélységek analízise csak roncsolásos módon végezhető el. Egy meghatározott területen porlasztva a felületet, a felületi összetétel folyamatosan meghatározható, vagy a visszamaradt felületi réteget lehet vizsgálni (AES, XPS, SIMS, SNMS, ISS, GDOES) Nukleáris nyaláb technika: RBS, PIXE (roncsolás mentes??)

A mélységprofil-analízissel szemben támasztott követelmények nanométeres mélységi feloldás biztosítása szigetelők, oxidrétegek vizsgálata nemcsak laboratóriumi körülmények között előállított vékonyrétegek analízise Funkcionális vékonyrétegek vizsgálata Minták: adott célra készülnek (ipari minták) Az ipari minták felületei jobban szennyezettek a laboratóriumi mintáknál a felületi durvaság nagy a vizsgált minta alakja a vizsgálathoz nem ideális Kihívás: nanométeres mélységi feloldást biztosítása

Kvantitatív mélységprofil-analízis Feladat: I x ( t) c ( z) x Megoldás: 1) I ( t) c ( t) Valódi mélység meghatározása a g(z-z ) mélység-feloldás függvénnyel. c x x x t z' DRF ( z') c ( z) I( z) / I0 c ( z') g( z z') dz' 2) 3) x x

Koncentráció [at %] Mélységfeloldás-függvény 100 z 80 A 84 % B 60 40 porlasztás iránya 20 16 % 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Mélység [nm]

Atomi keveredés felületi durvaság információs mélység Mixing Roughness Information depth model, S. Hofmann, Rep. Prog. Phys. 61 (1998) 827. Atomi keveredés: g w ( z z') 1 w e ( zz' w) w,ha z' w z Felületi durvaság: g ( z z') 1 e 2 2 ( z z') 2 2 Információs mélység: g ( z z') 1 e ( z' z),ha z' z E ~ 300 ev energiájú Ar + ionok esetén az atomi keveredés < 1 nm, ezért kis energiájú porlasztáskor a porlasztás okozta atomi keveredés nem játszik szerepet. Csak a felületből kilépő részecskék detektálásakor az információs mélységnek nincs értelme. Esetünkben a felületi durvaság a meghatározó paraméter!

Anyagtudományi laboratórium SNMS/SIMS-XPS-LEIS berendezése A laboratórium kutatási területe: Felületfizika és vékonyréteg-fizika (nanométer vastagságú filmszerkezetek előállítása és tanulmányozása) Tudományos műszerparkja: Elektronspektroszkópiai berendezések Elektronmikroszkópok Röntgen-diffrakciós berendezés Vékonyfilm előállító berendezések elektronsugaras párologtatás, magnetronos porlasztás, ALD SNMS/SIMS-XPS-LEIS berendezés Profilométer A laboratóriumot a MTA ATOMKI és a DE SZFT közösen birtokolja és üzemelteti!

SIMS/SNMS működési elv Ion source mass spektrometer sample SIMS Secondary Ion Mass Spectroscopy I + P I + P I A +, A (~99%) B +, B (~99%) A x B 1-x mass spektrometer Secondary Neutral Mass Spectroscopy SNMS H.Oechsner and W.Gerhard, Phys.Letters 40A (1972) 211. Nincs mátrix-effektus! Ion source SBM Post ioni- zation sample DBM Post ioni- zation sample

Mélységprofil-analízist elősegítő modell Cél: a porlasztás által előidézett zavaró jelenségek figyelembevétele A porlasztás által előidézett felületi összetétel változás: felületi diffúzió és szegregáció, preferenciális porlasztás, visszaporlódás. A porlasztás által előidézett felületi topográfiai változás: a porlasztás statisztikai jellegű folyamat, illetve a lokális porlasztási sebességek is változhatnak a felületi tulajdonságok miatt. A felületi durvaság és a porlasztással létrehozott kráter alakja a két legfontosabb tényező, ami a mélységfeloldást meghatározza.

Koncentráció [at %] Mélységprofil-analízist elősegítő modell 100 80 60 40 Határréteg Rétegvastagság Határréteg 20 0 0 10 20 30 40 50 60 Mélység [nm]

Ge koncentráció CVD-vel előállított filmek analízise GaAs vékonyfilmek Ge szubsztráton 1 0,1 0,01 T=600 o C mért számolt T=Buffer 500 o C + 600 o C mért számolt 1E-3 M. Bosi et al. Journal of Crystal Growth 318 (2011) 367. 1E-4 GaAs film Ge hordozó 100 200 300 Mélység [nm] Hol van a hordozó felülete?

Koncentráció [%] Mélység [nm] ZnO film GaN hordozón 100 10 1 ZnO//GaN Zn O Ga N 50 0-50 0,1-100 0,01 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Mélység [nm] RPV = 22.4 nm -150 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Laterális távolság [m] Mintapreparálás: ALD (Baji Zs. és Lábadi Z, MFA, Budapest).

Koncentráció [at %] Koncentráció [at %] Cu/V/Fe rétegszerkezet Si szubsztráton Porlasztás MBE 100 100 80 Cu V Fe Si 80 Cu V Fe Si 60 RPV = 7,6 nm 7,6 nm 20,6 nm 60 RPV = 8,8 nm 20 nm 40 40 20 20 0 0 20 40 60 80 100 Mélység [nm] 0 0 20 40 60 80 100 Mélység [nm] Cu(35 nm)/v(36 nm)/fe(7,2 nm)//si Cu(35 nm)/v(45 nm)/fe(4,5 nm)//si

Intenzitás [cps] Intenzitás [cps] Intenzitás [cps] ZnO / Al / ZnO vékonyfilm O 10 5 Si 10 4 10 3 Zn 150000 140000 130000 120000 Zn 3s (AlK12) 72000 69000 10 2 10 1 Al 10 0 0 20 40 60 80 100 Mélység [nm] 110000 100000 90000 80000 70000 66000 63000 140 130 120 110 Kötési energia [ev] Zn 3s (AlK34) Al 2s (oxid) Zn 3p plazmon 160 150 140 130 120 110 100 Kötési energia [ev] Mintapreparálás: ALD (Baji Zs. és Lábadi Z, MFA, Budapest).

Következtetések 1.) A felületi durvaság meghatározó szerepet játszik a porlasztáson alapuló mélységprofil-analízisben. 2.) A kidolgozott modell segít eldönteni, hogy a mért elemeloszlást a porlasztás maga idézte elő, vagy más fizikai folyamatok következménye. Ezzel elősegíti a valós fizikai folyamatok tanulmányozását.

Köszönöm a megtisztelő figyelmüket! TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0036