Физический факультет ННГУ
Вход Регистрация Карта сайта Форум

Программа дисциплины

04.04.2016 23:36:41  Последнее обновление ›20.04.2017 22:43:43

Методы диагностики и анализа микро- и наносистем

магистратура

11.04.04 Электроника и наноэлектроника (наноэлектроника; микро- и наноэлектроника)

1. Введение в современные диагностические и аналитические методы

Сравнительные характеристики аналитических методов: электронной-оже спектроскопии рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, растровой электронной микроскопии, сканирующей оже-микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, вторично-ионной масс-спектроскопии, рентгеновского микроанализа, рентгеновской дифракции, атомно-абсорбционной спектроскопии, атомно-эмиссионной спектроскопии, атомно-флуоресцентной спектроскопии, фурье-спектроскопии, спектроскопии фотолюминесценции, спектроскопии фотопроводимости, сканирующей зондовой микроскопии. Сравнение методов спектроскопии заряженных частиц с методами спектроскопии электромагнитного излучения.

Введение в спектроскопию заряженных частиц. Общие принципы аналитических методов электронной и ионной спектроскопии.

2. Электронная оже-спектроскопия

Физические основы ЭОС. Энергия оже-перехода. Вероятность оже-процесса. Ширина оже-пика. Глубина выхода оже-электрона. Типичный спектр вторичных электронов.

Интерпретация оже-спектров. Тонкая структура оже-спектров: химический сдвиг, мультиплетное расщепление, плазмонные потери. Артефакты оже-спектров. Качественный и количественный анализ. Методы эталонных образцов, факторов относительной чувствительности, градуировочной кривой.

Оборудование ЭОС. Сверхвысоковакуумная система. Анализатор кинетической энергии электронов типа «цилиндрическое зеркало». Полусферический анализатор энергии. Формула анализатора. Режимы работы полусферического анализатора.

3. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

Физические основы РФЭС. Соотношение между кинетической энергией фотоэлектрона, первичным ХРИ и энергией связи на электронном уровне. Ширина фотоэлектронных линий. Глубина выхода фотоэлектронов. Типичный фотоэлектронный спектр.

Интерпретация фотоэлектронных спектров. Тонкая структура фотоэлектронных спектров: химический сдвиг, оже-серии, мультиплетное расщепление, сателлиты встряски и стряхивания, плазмонные потери, спектр валентной зоны. Артефакты фотоэлектронных спектров: рентгеновские сателлиты и духи. Фон в спектре фотоэлектронов.

Оборудование РФЭС. Требования к вакуумной системе и образцам. Источник рентгеновского излучения. Устройство комбинированного Al/Mg анода..

4. Математическая обработка спектральных данных

Методы вычитания фона, сглаживания и дифференцирования спектра. Работа с атласами эталонных спектров. Изучение программного обеспечения обработки спектральных данных. Аппроксимация спектров функциями Гаусса и Лоренца. Методика количественного анализа химических соединений на основе спектров фотоэлектронов.

5. Растровая электронная микроскопия

Контраст в РЭМ. Взаимодействие пучка первичных электронов с материалом образца. Топографический контраст. Контраст в обратнорассеянных электронах. Вольтовый контраст. Магнитный контраст. Контраст в наведенных электронах. Каналирование.

Оборудование РЭМ. Виды катодов. Устройство электронной пушки. Положения кроссовера и ток электронного пучка. Принцип формирования развертки и детектирование сигнала от вторичных электронов.

6. Сканирующая оже-микроскопия

Объединенный метод растровой электронной микроскопии и электронной оже-спектроскопии для изучения состава в нанометровом масштабе. Принцип действия. Алгоритмы работы. Режим локальной оже-спектроскопии и режим картирования состава. Общая схема сканирующего оже-микроскопа.

7. Ионное профилирование состава

Источник ионов. Принцип работы. Работа вакуумной системы при проведении ионного травления.

Физические принципы ионного распыления. Взаимодействие ионного пучка с материалом образца. Разрешение по глубине при профилировании и погрешность определения глубины анализа.

8. Высоковакуумное оборудование

Основы вакуумной техники. Требования, предъявляемые к материалам и устройствам, способу изготовления и обработки, в области высоковакуумного оборудования. Виды фланцев и прокладок к ним. Применение отжига для создания сверхвысоковакуумного вакуума.

Вакуумные насосы. Вакууметры. Насосы для сверхвысоковакуумного оборудования: роторный форвакуумный, турбомолекулярный, диффузионный, ионного-геттерный, сублимационный. Вакууметры ионизационные, мембранно-емкостные, термопарные, тепловые.

9. Подготовка образцов для методов электронной спектроскопии

Общие требования к образцам. Требования, обусловленные сверхвысоковакуумным оборудованием. Требования, определяемые методами изучения образцов.

Методы препарирования образцов. Предварительная подготовка образцов: механическая и ионная очистка. Подготовка образцов в вакууме: ионная и термическая обработка, скалывание. Исследования in situ. Процесс загрузки образца в сверхвысоковакуумный объем.

10. Вторично-ионная масс-спектроскопия

Вторично-ионная масс-спектроскопия. Взаимодействие первичных ионов с анализируемым веществом. Фокусированный ионный пучок. Аппаратная часть вторично-ионного масс-спектрометра.

Масс-анализаторы. Общая схема масс-спектрометра. Разрешающая способность масс-анализа, пространственное разрешение вторично-ионного масс- спектрометра. Принцип разделения ионов по массе в магнитном и электрическом полях. Времяпролетный, радиочастотный и квадрупольный масс-анализаторы. Сравнительные характеристики масс-анализаторов.

Ионизация материала образца. Ионизация электронным ударом. Фотоионизация. Ионизация в электрическом поле. Ионизация лазерным излучением. Ионизация ионным облучением.

Просмотров›567  Оценка материала>0   Оставить свой комментарий
 
603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп.3,
тел. (831) 462-33-02. e-mail: dekanat@phys.unn.ru

Яндекс цитирования Rambler's Top100