ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО МОНОКРИСТАЛЛА АЛМАЗА НА КОЭФФИЦИЕНТ ВТОРИЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ

  • Vladimir Yu. Sadovoy Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов
  • Vladimir D. Blank Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов
  • Sergey A. Terentiev Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов
  • Dmitriy V. Teteruk Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов
  • Sergey Yu. Troschiev Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов
Ключевые слова: вторичная эмиссия, электронное сродство, поверхностные состояния, алмаз

Аннотация

В данной работе исследовалась зависимость коэффициента вторичной электронной эмиссии от выбранного кристаллографического направления для синтетического монокристалла алмаза IIb типа, выращенного методом температурного градиента. Данный тип алмаза был выбран из-за широкого применения в алмазной микроэлектронике и полупроводниковых свойств. Проведены количественные измерения коэффициентов вторичной электронной эмиссии (ВЭЭ) при энергиях первичного пучка 7 кэВ и выше для различных кристаллографических направлений: самые высокие показатели коэффициента вторичной электронной эмиссии зафиксированы для направления (100), а также в межростовой области, что подтверждается картиной распределения интенсивности свечения различных секторов кристалла, полученной с помощью детектора истинно-вторичных электронов растрового электронного микроскопа. Кристаллографические направления (111) показали коэффициент вторичной электронной эмиссии в 4-5 раз ниже по сравнению с (100) и межростовой областью. Коэффициент ВЭЭ для (100): 8,18 при энергии первичного пучка 7 кэВ, 10,13 на 10 кэВ, 49,78 на 30 кэВ. Для межростовой области коэффициент ВЭЭ составляет 10,1 при энергии первичного пучка 7 кэВ, 13,56 при энергии 10 кэВ, 64,41 при 30 кэВ. Кристаллографическое направление (111) показывало коэффициент ВЭЭ в 4‒6 раз меньший по сравнению с (100) и межростовой областью: 2,54 при энергии первичного пучка 7 кэВ, 2,75 при энергии 10 кэВ, 10,03 при 30 кэВ. Обнаружено нестандартное поведение коэффициента вторичной электронной эмиссии в области высоких энергий первичного пучка. На данный момент точного объяснения наблюдаемого явления не предложено, необходимо дальнейшее исследование, но уже полученные результаты открывают возможность развития новых типов устройств и детекторов посредством замены функционального элемента на алмазный, а также делает возможным развитие нового направления в микроэлектронике. Указанные результаты требуют дальнейшего исследования наблюдаемых явлений различными методами структурного и поверхностного анализов.

Литература

Nemanich R.J., Batman B.K., van der Weider J. Diamond negative electron affinity surfaces, structures and devices. Applications of diamond films and related materials. Third international conference. Gaithersburg, Maryland. 1995. P. 17-24.

Cui J. B., Ristein J., Ley L. Electron Affinity of the Bare and Hydrogen Covered Single Crystal Diamond (111) Surface. Physical Review Letters. 1998. V. 81. N 2. P. 429 - 432. DOI: 10.1103/PhysRevLett.81.429.

Mearini G.T., Krainsky I.L., Dayton J.A., Wang Y., Zorman C.A., Angus J.C., Hoffman R.W., Anderson D.F. Stable secondary electron emission from chemical vapor deposited diamond films coated with alkali-halides. Appl. Phys. Lett. 1995. V. 66. N 2. P. 242-244. DOI: 10.1063/1.113559.

Sadovoy V., Bormashov V., Terentiev S. Research of Influence of Different Preparation Parameters on Secondary Electron Emission of a Single Crystal Diamond with the Purpose of Microchannel Devices Development with High Quantum Efficiency. Sensors and Transducers. 2014. V. 183. N 12. P. 110-115. http://www.sensorsportal.com/HTML/ DIGEST/P_2550.htm.

Shih A., Yater J., Pehrsson P., Butler J., Hor C., Abrams R. Secondary electron emission from diamond surfaces. J. Appl. Phys. 1997. V. 82. P. 1860 - 1867. DOI: 10.1063/1.365990.

Dvorkin V.V., Dzbanovsky N.N., Suetin N.V., Poltoratsky E.A., Rychkov G.S., Il’ichev E.A., Gavrilov S.A. Secondary electron emission from CVD diamond films. Diamond and Related Materials. 2003. V. 12.

P. 2208 – 2218. DOI: 10.1016/S0925-9635(03)00320-0.

Shvid'ko Y., Stoupin S., Blank V., Terentyev S. Near-100% Bragg reflectivity of X-rays. Nature Photonics. 2011. V. 5. P. 539 – 542. DOI:10.1038/nphoton.2011.197.

Blank V.D., Kuznetsov M.S., Nosukhin S.A., Terentiev S.A., Denisov V.N. The influence of crystallization temperature and boron concentration in growth environment on its distribution in growth sectors of type IIb diamond. Diamond and Related Materials. 2007. V. 16. P. 800 – 804. DOI: 10.1016/j.diamond.2006.12.010.

Опубликован
2018-07-17
Как цитировать
Sadovoy, V. Y., Blank, V. D., Terentiev, S. A., Teteruk, D. V., & Troschiev, S. Y. (2018). ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО МОНОКРИСТАЛЛА АЛМАЗА НА КОЭФФИЦИЕНТ ВТОРИЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 59(8), 21-26. https://doi.org/10.6060/tcct.20165908.30y
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений