автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Влияние адсорбции цезия с кислородом и органических молекул на электронные свойства поверхностей полупроводников для эффективных эмиттеров

На правах рукописи

Наконечников Александр Владимирович

ВЛИЯНИЕ АДСОРБЦИИ ЦЕЗИЯ С КИСЛОРОДОМ И ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ НА ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ЭМИТТЕРОВ

Специальность: 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные

компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владикавказ - 2005

Работа выполнена в Северо-Осетинском государственном университете им. К.Л. Хетагурова на кафедре физики твердого тела и электроники.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, профессор

Блиев Александр Петрович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Созаев Виктор Адыгеевич

Ведущая организация: Северо-Кавказский государственный

технический университет, г. Ставрополь

Защита состоится «27» декабря 2005 г, в II00 часов на заседании диссертационного совета К212.246.02 Северо-Кавказского горнометаллургического института (государственного технологического университета) по адресу: 362021, Республика Северная Осетия - Алания, г. Владикавказ, ул. Космонавта Николаева, 44, СКГМИ (ГТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского горно-металлургического института.

Автореферат разослан ноября 2005 г.

кандидат технических наук Гончаров Игорь Николаевич

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

А. В. Ширяев

Ш2.

гизвб?

-¿те

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Размеры современных полупроводниковых приборов становятся соизмеримыми с 'постоянной решетки кристалла, и поэтому свойства поверхностей приобретают решающее значение. В этой связи в последние годы активно разрабатываются методы химической инженерии электронных свойств поверхностей (спектра поверхностных состояний, электрофизических параметров). Химическая модификация электронных свойств поверхности происходит вследствие взаимодействия адсорбирующихся атомов, ионов или молекул с поверхностными атомами и состояниями полупроводника и переноса заряда между адсорбатом и полупроводником. Совершенствование методов приготовления поверхностей полупроводников с заданной электронной структурой является одной из основных задач физики поверхности и технологии изготовления полупроводниковых структур. В связи с этим, одним из направлений в инженерии поверхностных свойств полупроводников, является адсорбция органических и неорганических молекул.

Система Св/СаАз, с научной точки зрения, является модельным объектом для исследования фундаментальных взаимодействий полупроводников с адсорбатами в силу того, что Се имеет только один внешний 6б электрон. Из множества экспериментов известно, что адсорбция щелочных металлов на поверхности СаАв демонстрирует множество интересных особенностей, в частности, резкое уменьшение работы выхода и электронного сродства уже при незначительных степенях покрытия. Несмотря на большое количество работ по адсорбции цезия на гранях (110) и (100) арсенида галлия на данный момент остаются мало изученными полярные грани (111)А и (ТТТ)В. Более того, нет данных по модификации энергетического спектра валентной зоны при адсорбции цезия.

Актуальность исследования системы полупроводник/органические молекулы связана как с возможностью использования этих пленок для электронных и структурных модификаций поверхности в устройствах микроэлектроники, так и с теми явлениями, которые может вызвать адсорбция органических молекул в технологическом процессе производства электронных компонентов (например промывка образцов в различных спиртах). Впервые изучать адсорбцию органических молекул на разных материалах начал Ленгмюр еще в начале двадцатого столетия. Однако до последнего времени исследования подобного рода носили односторонний характер и рассматривали лишь механизм образования связи молекула-поверхность. Изучению изменений, которые вызывают адсорбированные молекулы на поверхностных свойствах полупроводника, уделялось мало внимания.

Цель работы.

Целью работы является исследование электронных процессов, происходящих при адсорбции цезия и кислорода на полярных гранях арсенида галлия, а также определение влияния адсорбции органических молекул (этилового, бутилового, изоамилового спиртов и циклогексана) на электрофизические характеристики реальных поверхностей Ое, и ваАв.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие основные задачи:

1. Исследование электронной структуры атомарно-чистых поверхностей полярных граней ОаАв.

2. Исследование энергетического спектра поверхности полярных граней ОаАэ с пленками цезия и кислорода.

3. Определение особенностей электрофизических и химических свойств системы органическая пленка/Се, & и ваЛв.

Методы исследования.

Основными методами исследования в диссертационной работе являлись: фотоэлектронная спектроскопия (рентгеновская ' и ультрафиолетовая), спектроскопия ионного рассеяния, методы Кельвина и электронного пучка Андерсона для определения термодинамической работы выхода, метод поверхностной фотопроводимости.

Научная новизна полученных результатов:

1. Установлено, что разница в сродстве к электрону полярных граней ОаАв обусловлена атомной и электронной структурой этих граней.

2. Исследована природа связи адсорбированных атомов цезия и кислорода на полярных гранях ваЛв.

3. Исследована энергетическая структура валентной и запрещенной зон полярных граней ваЛя с пленками цезия и кислорода.

4. Показано, что обработка реальных поверхностей ваАв, йе и в этиловом, бутиловом и изоамиловом спиртах приводит к физической адсорбции указанных молекул и снижению термодинамической работы выхода на 0,2-0,4 эВ.

Научная и практическая значимость работы.

Полученные результаты по исследованию систем ОаАв/Св.О и органические молекулы/ваЛв, 81, Се могут быть использованы в химико-технологических процессах получения эмиттеров с отрицательным электронным сродством, а также в обработке полупроводниковых материалов. Результаты ориентированы на использование в различных исследовательских организациях и промышленных предприятиях, занимающихся полупроводниковой и вакуумной электроникой.

Результаты по исследованию систем ваЛв/Св,О и органические молекулыЛЗе, и ваАв могут быть также использованы для апробации различных теоретических моделей в физике твердого тела и поверхностных явлений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Наблюдаемая разница в работе выхода на гранях GaAs(lll)A и GaAs(TTT)B может быть объяснена совместным влиянием различия в сродстве к электрону и энергетического спектра поверхностных состояний, обусловленного ионной составляющей связи.

2. Адсорбция цезия на полярных гранях GaAs вызывает снижение работы выхода на 2,75 эВ. Дополнительная активация цезированной поверхности GaAs кислородом уменьшает работу выхода дополнительно на 1,2 эВ, что создает явление отрицательного электронного сродства.

3. Факт образования поверхностного состояния, индуцированного адсорбцией цезия на полярных гранях арсенида галлия.

4. Адсорбция алифатических молекул приводит к возникновению положительного заряда на поверхности полупроводника, что влечет к снижению работы выхода. Наибольшее снижение работы выхода вызывают молекулы со значительными величинами дипольного момента, такие как молекулы бутилового и изоамилового спиртов.

Личный вклад автора.

Диссертационная работа представляет собой итог самостоятельной работы автора Выбор темы, планирование экспериментов и обсуждение полученных результатов выполнены автором совместно с научным руководителем профессором Блиевым А.П.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на I конференции «Современные проблемы науки и образования» (Москва, 2004г.), IX конференции по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов (Владивосток, 2005г.), VII международной конференции «Опто-наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2005 г.), научной конференции «Приоритетные направления развития науки, технологии и техники» (Москва, 2005г.), научной конференции с международным участием «Технологии 2005» (Анталия, 2005г.), научно-исследовательской конференции «Фундаментальные исследования» (Москва, 2005г.), а также на заседаниях кафедры физики твердого тела и электроники Северо-Осетинского Государственного университета им. К. Л. Хетагурова.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 112 страницах, включая 38 рисунков, 5 таблиц и список цитируемой литературы из 135 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, приводятся цели и задачи работы, научная ценность полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертации посвящена обзору исследований электронной структуры поверхности и объема арсенида галлия, а также теоретических и экспериментальных работ по изучению физико-химических и электронных процессов происходящих на поверхности полупроводников при ее активации цезием с кислородом, а также влиянию адсорбции различных органических молекул на поверхностные свойства твердых тел.

Анализ литературы указывает на то, что экспериментально и теоретически изучены в основном процессы адсорбции цезия с кислородом на неполярных гранях арсенида галлия. Отсутствуют экспериментальные данные как по электронной структуре полярных граней арсенида, так и ее модификации с пленками цезия и кислорода на поверхности.

Обзор также показывает, что имея важное технологическое значение, адсорбция органических молекул изучена в основном на поверхности металлов.

Во второй главе содержится информация о технологических особенностях приготовления и исследования объектов в условиях сверхвысокого вакуума, описываются экспериментальные установки, а также экспериментальные методы, использованные при исследовании систем ваЛя^Св,О) и ваАв, ве, 81/органические молекулы:

-рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС, Ьу=1486,6 эВ); -ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (УФЭС, Ьу=60 эВ); -спектроскопия ионного рассеяния;

-методики измерения термодинамической работы выхода (метод Кельвина и

Андерсона); -метод поверхностной фотопроводимости.

Для исключения влияния на результаты экспериментов разброса в параметрах поверхности, который может быть вызван начальной обработкой образца, все образцы проходили одинаковую стандартную подготовку. Подготовка образцов включала в себя два этапа:

1. Механическую и химическую обработку исследуемых образцов.

2. Размещение образцов на держателе манипулятора в сверхвысоковакуумной камере и получение атомарно-чистой поверхности методом скола или ионной бомбардировкой с последующим прогревом. Давление остаточных газов во время экспериментов было не более 10"* Па.

Для экспериментов по адсорбции органических веществ подготовка образцов состояла только из первого этапа. Были изучены образцы германия и кремния электронной (р=0,65 Ом-см и р=0,006 Ом-см соответственно)

легированные сурьмой и дырочной (р=0,02 Ом-см и р=0,005 Омсм легированные соответственно галлием и бором) проводимости.

Эксперименты по исследованию энергетического спектра полярных граней арсенида галлия проводили для поверхностей полученных как сколом, так и методом ионной бомбардировки. Исследуемая поверхность была механически и химически отполирована. Образец для скола размером 7x7x40 мм2 размещался на держателе с помощью танталового зажима, который предварительно обезгаживался прогревом. Температура контролировалась с помощью термопарного датчика РМ111 расположенного в непосредственной близости от шайбы, к которой крепился образец. Точность определения температуры составляла ±0,5°С.

Исследования по активации цезием и кислородом проводились на образцах монокристаллического СаАэ дырочного типа проводимости размером 10x10x0,5 мм2 ориентированных в плоскости (111)А и (ТТТ)В.

Сверхвысокий вакуум получался за счет откачки турбомолекулярным и магниторазрядным насосами, а также сублимационным Т1 испарителем.

Контроль предварительного и высокого вакуума осуществляется соответственно термопарным и ионизационным манометрами. Работу выхода электрона в вакууме измеряли методом электронного пучка Андерсона.

Адсорбция спиртов органических молекул осуществлялась через натекатель (<1=0,1 мм), соединенный с термостойкой стеклянной колбой. Термодинамическая работа выхода электрона определялась методом Кельвина (метод динамического конденсатора), а поведение поверхностных состояний в процессе адсорбции определялось методом поверхностной фотопроводимости.

В третьей главе приводятся экспериментальные результаты и их обсуждение по исследованию интерфейсов СаА^Сэ.О). Описываются изменение работы выхода с полярных граней как при адсорбции цезия, так и с последующей активацией поверхности в кислороде.

До активации поверхности ОаАБ цезием и кислородом была измерена работа выхода электрона Ф: для образцов р-типа на грани (ТТТ)В она составляла 4,77 эВ, а для грани (111)А—4,42 эВ. Аналогичные измерения для кристаллов с электронной проводимостью показали, что: для грани (ТТТ)В Ф=4,62 эВ, а для (111)А Ф=4,3 эВ. Таким образом, для образцов обоих типов проводимости контактная разность потенциалов между гранями (ТТТ)В и (111 >А составляет 0,35±0,03эВ. Различие в работе выхода электрона для граней (111)А и (ТТТ)В, очевидно связано с различием атомной и электронной структуры этих граней. В частности, это может обуславливаться различным характером поверхностных состояний на гранях А и В арсенида галлия и различием в сродстве к электрону для этих граней, которое может быть вызвано разностью электроотрицательностей атомов галлия и мышьяка.

Мохйю предположить, что за счёт разности электроотрицательностей атомов галлия и мышьяка на поверхности полярных граней возникает двойной электрический слой со скачком потенциала. Знак скачка потенциала таков, что отрицательно заряженная обкладка двойного слоя находится у атома с большей

электроотрицательностью (мышьяка), а положительно заряженная у атома с меньшей электроотрицательностью (галлия). Этот скачок должен повышать на грани В и понижать на грани А сродство к электрону, то есть соответственно изменять работу выхода электрона.

Величина дипольного момента двойного слоя может быть рассчитана по формуле:

где ^-эффективный заряд, /-дипольное расстояние между центрами зарядов. Эффективный заряд одной ионной связи для ОаАв составляет 0,2е, / рассчитывается из элементарной объёмной ячейки и оказывается равным

/ = где а=5,654 А-постоянная решётки для СаАя. Расчёт дипольного 4л/3

момента с учётом qи I, а также 4% ионности связи для СаАэ даёт величину 0,2 Дебая. Изменение работы выхода электрона, вызываемое этим дипольным моментом можно оценить по формуле:

где ДФ-изменение работы выхода, вызываемое дипольным моментом; е- заряд электрона; о - поверхностная плотность атомов; ц - дипольный момент; е0-диэлектрическая постоянная. Расчёт показывает, что ДФ=±0,67эВ. Таким образом, если бы атомы на поверхности занимали положения, эквивалентные объёмным, то разница в работе выхода между гранями А и В, вызываемая дипольным моментом возникающим из-за разности электроотрицательностей атомов галлия и мышьяка составляла 1,34 эВ. Однако атомы поверхностного слоя претерпевают смещение в направлении, перпендикулярном поверхности. Поверхностный атом Ga будет проявлять тенденцию к sp1 - гибридизации. Следовательно, на поверхности (Ш) А атомы галлия немного опустятся, занимая промежуточное положение между sp3 и sp2 - конфигурациями связей.

На грани (111)А структура «уплотняется» по сравнению с объёмом, а это должно приводить к уменьшению дипольного момента (так как уменьшается I) и, следовательно, вызываемое им уменьшение работы выхода будет меньше, чем 0,67эВ.

Можно предположить, что уменьшение контактной разности потенциалов связано с наличием поверхностных состояний, имеющих различную природу на гранях (111)А. и (ТТТ)В. На грани А поверхностные состояния обусловлены «оборванными» связями атомов Ga, элемента III группы. Следовательно, они должны проявлять акцепторный характер и при их заполнении поверхность должна заряжаться отрицательно, что приводит к изгибу зон вверх. На грани В поверхностные состояния обусловлены «оборванными» связями атомов As,

ft = ql

(1)

(2)

элемента V группы, следовательно, они проявляют донорные свойства, и при их ионизации поверхность будет заряжаться положительно, что приводит к изгибу зон вниз.

Изменение электрических свойств поверхности ОаАв(ТТТ)В с адсорбированными атомами Се отражается на термодинамической работе выхода. На рис.1 представлена зависимость изменения работы выхода электрона с поверхности СаА5(ТТТ)В от степени покрытия поверхности атомами Се. Наиболее значительные изменения работы выхода - в 2,5 эВ, достигаются при покрытиях поверхности в 0,5 монослоя атомов Се. Дальнейшая адсорбция до 2 монослоев атомов Се изменяет работу выхода дополнительно на 0,25 эВ.

-3.0-1-,-,-,-.-1---1-.-г

0.0 0.$ 1.0 1.5 2.0

Покрытие, количество монослоев

Рис. 1. Зависимость изменения работы выхода электрона с поверхности ОаАз(Т7Т)В от степени покрытия атомами Сб

После стабилизации работы выхода при адсорбции атомов Се производилась адсорбция на поверхности ОаА8(ТТТ)В спектрально-чистого Ог- В процессе осаждения Ог также контролировалась термодинамическая работа выхода. На рис. 2 представлена зависимость изменения работы выхода, электрона от экспозиции в атмосфере Ог (экспозиция выражена в Ленгмюрах, где 1 Ленгмюр=10"6Па с). Общее изменение работы выхода при адсорбции О2 составляет 1,2 эВ, причём наиболее значительные изменение происходят при экспозиции в парах кислорода 0,3 Ленгмюр.

3 о,<ч

3 0.2-

¿0.4- %

& \

10.6 I

амн

31.0.14.

V

—I---1---1---1---г

0.1 0.2 0.3 04 05

Экспозиция, I

Рис. 2. Зависимость изменения работы выхода электрона с поверхности СаАз(ТТТ) В от экспозиции образца в атмосфере кислорода

В процессе активирования измерялась доза кислорода 0(02), как произведение давления кислорода на время. Из кривой зависимости изменения работы выхода от дозы кислорода можно выделить линейный участок (0-0,15 Ь) и область за ним (0,15-0,40 Ь), в которой работа достигает своего минимума. Дальнейшее нанесение кислорода не приводило к заметным изменениям работы выхода. В минимуме снижения работы выхода полная доза кислорода в наших экспериментах варьировалась от 0,2 Ь до 0,3 Ь. Дозу кислорода при экспозиции поверхности ОаАз в атмосфере кислорода можно пересчитать в количество атомов адсорбированных на поверхности по формуле:

ЛГМ = Л = Р$/(2якГт)т = й(02 )/(2лкТтУ1, (3)

где 1 - поток частиц на см2 поверхности в секунду, Р - парциальное давление газа. При условии равенства коэффициента прилипания молекул кислорода единице, получаем, что для доз кислорода 0,2-0,ЗЬ количество адсорбированных молекул кислорода на полярной грани ваАя Л^(02) = (0.8-1.3)-10м молекул/см2. Соответственно, для концентрации атомов кислорода на поверхности ОаАв ^(02) = (1.6-2.6)1014 атомов/см2, что составляет 0,3-0,6 монослоев относительно концентрации атомов Са и Аэ на поверхности ОаАй(111). С другой стороны в минимуме работы выхода 6С5=0,5 монослоев и количество Се равно 2,3-Ю14 атомов/см2. До активирования поверхности СаАз(111) молекулами кислорода оптимальный цезиевый слой на поверхности составлял около 1-1,5 монослоев. Отсюда следует, что на один атом (ион) кислорода может приходиться от 3 до 5 атомов (ионов) Сб. Из малого количества адсорбированного кислорода (0,2-0,3 монослоев) можно

заключить, что ионы и диполи цезия группируются вокруг ионов кислорода. Так как вокруг каждого иона кислорода располагается сравнительно много ионов цезия, то повышение работы выхода, вызываемое адсорбцией кислорода легко компенсируется положительными ионами цезия. Плотность (Ся-О) слоя можно оценить в простой модели, если предположить, что вокруг иона кислорода группируются четыре иона цезия. Для оценки расстояния между ионами можно воспользоваться ионными радиусами цезия К«+=0.17 нм и кислорода 1^=0.14 нм, которые являются минимально возможными для атомов цезия и кислорода. Учитывая, что на элементарную ячейку (Св-О) приходится два атома, получаем плотность (Св-О) слоя равную приблизительно 1015 атомов/см2. Проведённая оценка хорошо согласуется с полученными экспериментальными данными и подтверждает наличие одного Сб-0 слоя на оптимально активированной поверхности. Тем не менее, из проведённых вычислений концентраций атомов цезия и кислорода на поверхности можно заключить, что на поверхности существует локальный порядок, такой, что вокруг иона кислорода группируются атомы Се. Отсутствие дальнего порядка, по-видимому, связано с разным количеством ионов цезия, окружающих ионы кислорода (3-5 ионов цезия на ион кислорода), а также неупорядоченным расположением этих групп атомов относительно друг друга.

Исследование спектров фотоэлектронов производились до и после активации поверхности цезием и кислородом. Рентгеновский фотоэмиссионный спектр уровней Ав 3(1 и Се 4<1 поверхности (ТТТ)В при адсорбции атомов цезия показан на рис.3. Очевидно, наиболее вероятными были бы выходы электронов с 4в для Аб и 6э для Сб, но, вследствие перекрытия электронных оболочек, энергия связи на 3(1 уровне Аб такая же, как и на 4<! уровне, а энергия на 4с1 уровне Сб совпадает с энергией 6э уровня Се. Видно, что начиная с покрытия вС5=1,75 резко увеличивается интенсивность пиков для Ая 3(1 (рис.4). Нами была исследована зависимость площади под пиком Аэ 3(1 от степени покрытия атомами цезия (рис.5).

го 1« 18

17 16 15 Н

Рис. 3. Рентгеновский фотоэмиссионный

513

е 12

.

спектр Ая 3(1 и Се 4<1 уровней поверхности ОаАз(ТТТ)В при

покрытии атомами Се (справа указано

количество монослоев)

4 -

3г-

о

30 40 50 «О 70 «О «О

Энергия связи, эВ

0.$

о

0.5 1 1.5 2 2.5

Покрыт«, количество моиосло*»

Рис.5. Зависимость площади пика 3(1 Аэ от степени покрытия атомами цезия

При покрытиях до 1,5 монослоев площадь под пиком 4с1 Аз меняется незначительно, что объясняется маскированием атомов мышьяка атомами цезия. Затем происходит значительный всплеск интенсивности до первоначальных значений. Такое явление можно объяснить десорбцией молекул Аэ в вакуум путем диффундирования молекул М через слой Се наружу через разрыв связей мышьяка с нижележащими атомами Са. Известно, что атом Аз является более летучим компонентом в ОаАэ, имеющим больший коэффициент поверхностной диффузии. Поэтому выделяющаяся энергия при

адсорбции цезия на грани (111)В может идти на разупорядочение и частичную десорбцию атомов Аб. Незначительное изменение площадей пика 4с1 Аз при различных покрытиях Се может говорит также и об стехиометрических изменениях структуры поверхности арсенида галлия.

Несомненный интерес представляет адсорбция Се и на грани ОаАэ(111)А Нами исследован процесс модификации спектра этой грани по мере осаждения атомов Сб методом ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопии (рис.6). Потолок валентной зоны определялся по известному положению 3(1 линии ва, отстоящей от потолка валентной зоны на 19 эВ. Точность такого определения потолка валентной зоны составляет ±0,5 эВ. Как видно из фотоэлектронного спектра ширина валентной зоны составляет примерно 10 эВ. В спектре валентной зоны исходной поверхности СаАБ(111)А, подвергнутой аргонной бомбардировке и отжигу содержатся 3 явных пика. Данные пики связаны с эмиссией электронов из в состояния Аб (7,2 эВ), б состояния йа (5,1 эВ) и р состояний ва и Аб (2,7 эВ). Из результатов УФЭС следует, что уже при покрытиях 0,3 монослоя вблизи потолка валентной зоны возникают индуцированные цезием поверхностные состояния, которые смыкаются с потолком валентной зоны. По мере увеличения покрытия ширина поверхностных состояний наведенных цезием увеличивается, и уже при покрытии в один монослой состояния находятся вблизи уровня Ферми, но не перекрывают его.

Энергия связи, эВ

Рис. 6. Спектр фотоэлектронов валентной зоны ОаАБ(111)А, измеренный при энергии падающих фотонов Ьу=60 эВ

Таким образом, следует подчеркнуть отсутствие полной металлизации поверхности ОаАз(111)А вплоть до монослойного покрытия цезием. При адсорбции цезия при степенях покрытия от 0,5 до 1 монослоя пик с энергией 2,7 эВ смещается в сторону увеличения энергий связи на 0,3 эВ, что свидетельствует о взаимодействии цезия с данным состоянием. Подобное взаимодействие характеризуется гибридизацией между поверхностным

состоянием цезия с атомами галлия и мышьяка. При покрытиях от 0,6 до 1 монослоя пик уширяется - это указывает на то, что гибридизация между данным состоянием и электронами цезия становится насыщенной. Химические сдвиги компонентов спектра возникающие за счет адсорбции Cs на GaAs, обусловлены образованием электронных связей граничных атомов арсенида галлия с атомами цезия и появлением на них эффективных зарядов. Благодаря переносу заряда от цезия в область подложки, поверхностный потенциальный барьер уменьшается при увеличении степени покрытия и пик с максимумом 5,1 эВ смещается еще больше (на 0,4 эВ) в сторону увеличения энергии связи.

Для исследования механизма покрытия поверхности GaAs атомами Cs мы провели ряд экспериментов с использованием метода спектроскопии ионного рассеяния. В нашем случае использовался источник медленных моноэнергетических ионов, создающих ионный пучок с энергией 300-1500 эВ и плотностью тока ионов у поверхности мишени 1-50 мкА/см . Спектр атомарно-чистой поверхности арсенида галлия, представленный на рис.7 содержит пики - Ga и As с энергиями рассеянных ионов 560 и 795 эВ соответственно. При последующем нанесении атомов цезия на исследуемую поверхность интенсивность пиков Ga и As постепенно уменьшается, с одновременным увеличением интенсивности пика Cs соответствующему энергии 910 эВ. При покрытии поверхности GaAs атомами цезия в один монослой пики Ga и As исчезают полностью, а пик Cs достигает максимальной интенсивности. Таким образом, пленка цезия равномерно адсорбируется на поверхности и маскирует поверхностные атомы арсенида галлия. Данный факт свидетельствует о том, что атомы цезия адсорбируются на поверхности GaAs сплошным монослоем без образования островков.

Рис.7. Энергетический спектр рассеянных ионов поверхности СаАв с пленкой цезия при бомбардировке ионами Не*.

В четвертой главе описываются результаты по влиянию адсорбции молекул этилового, бутилового, изоамилового спиртов и циклогексана на термодинамическую работу выхода электрона и поверхностные состояния реальных поверхностей исследуемых образцов. В ходе эксперимента изучались образцы кремния р-типа и такие же образцы, покрытые окисной пленкой. В процессе адсорбции органических молекул отмечалось снижение работы выхода на образцах обоих типов При адсорбции этанола термодинамическая работа выхода кремния снизилась на 0,37 эВ, бутанола на 0,22 эВ, изоамилового спирта на 0,13 эВ. Снижение работы выхода происходило не мгновенно: минимальное значение работы выхода Ф было достигнуто при экспозиции в парах спиртов в течение 15-20 минут.

В случае подогрева адсорбата до температур кипения было отмечено большее снижение работы выхода, чем без подогрева. Это можно объяснить как увеличением потока адсорбированных молекул, так и усилением химической активности молекул спирта. Так, при подогреве адсорбция этанола приводила к снижению работы выхода на 0,43 эВ, бутанола на 0,28 эВ, изоамилового спирта на 0,18 эВ. Кроме того, в случае последних двух адсорбатов отмечено достижение минимального значения работы выхода в течение 15 минут. Изменение работы выхода в случае адсорбции на кремнии, покрытом окисной пленкой гораздо слабее. Данный факт свидетельствует о том, что поверхностные атомы кремния связаны атомами кислорода и поэтому адсорбционная активность поверхности уменьшается, что указывает на наличие помимо физической еще и слабой химической адсорбции. Следует отметить, что десорбция молекул спиртов приводила к возвращению термодинамической работы выхода электрона в исходное до адсорбции состояние.

Адсорбция молекул этанола на образцах германия, как электронной, так и дырочной проводимости вызвала снижение работы выхода на 0,13 эВ Адсорбция бутилового спирта приводила к снижению работы выхода электрона на 0,27 эВ. Адсорбция изоамилового спирта снижала работу выхода электрона на 0,37 эВ для бе р-типа и на 0,23 эВ для Се п-типа. Подогрев адсорбатов приводил к более существенному изменению работы выхода. На германии с электронной проводимостью при адсорбции этилового спирта происходило снижение работы выхода на 0,15 эВ, для германия с дырочной проводимостью адсорбция данного спирта снижала работу выхода на 0,16 эВ. Подогрев спиртов привел к снижению работы выхода для Се р-типа на 0,35 эВ (бутанол) и на 0,47 эВ (изоамиловый спирт). На Се п-типа при адсорбции бутанола работа выхода снизилась на 0,35 эВ, при адсорбции изоамилового спирта на 0,47 эВ. Из приведенных данных следует, что наибольшим влиянием на работу выхода обладает изоамиловый спирт, наименьшим - этанол. Данный факт согласуется с тем, что наибольшим значением дипольного момента из исследованных соединений обладает изоамиловый спирт. Кроме того, это свидетельствует о том, что на поверхности германия молекулы алифатических соединений имеют ориентации близкие к вертикальным и их нормальные составляющие

дипольного момента близки к полному его значению. Характерным для поверхности германия является близость величин изменения работы выхода для образцов электронной и дырочной проводимости. Данное явление можно объяснить особенностями энергетической структуры поверхности германия, приводящими к дырочной проводимости приповерхностной области вне зависимости «г типа проводимости образца в объеме.

Адсорбция этанола на поверхности ваАв п-типа привела к снижению работы выхода на 0,14 эВ, адсорбция бутанола снизила работу выхода электрона на 0,19 эВ, а изоамилового спирта на 0,26 эВ

Меньшее влияние оказала адсорбция спиртов на поверхности арсенида галлия р-типа. Так адсорбция этанола снизила работу выхода на 0,16 эВ, бутанола на 0,18 эВ, изоамилового спирта на 0,23 эВ. Подогрев адсорбата привел к большему понижению работы выхода на ОаАв р-типа: адсорбция этанола привела к уменьшению работы выхода на 0,19 эВ, бутанола на 0,22 эВ, изоамилового спирта на 0,26 эВ. Аналогично для ваАв п-типа: адсорбция этанола влечет снижение работы выхода на 0,17 эВ, бутанола на 0,27 эВ, а изоамилового спирта на 0,32 эВ.

Адсорбция циклогексана на поверхностях ОаАв, 81, ве снижала работу выхода на 0,02 эВ. Подогрев адсорбата в данном случае не приводит к росту величины АФ. Медленный ход снижения работы выхода и ее малое изменение при адсорбции молекул циклогексана приводит к заключению о том, что кольцо молекулы циклогексана располагается параллельно поверхности образца.

На основании вышеизложенных данных следует, что адсорбция органических молекул приводит к положительному заряду поверхности полупроводников. Положительный заряд обусловлен ориентацией диполей органических молекул, близкой к вертикальной, причем положительный полюс дипольной молекулы спирта С„Н2П+1+ направлен наружу от поверхности, а отрицательный полюс молекулы - гидроксильная группа ОН' ориентирован во внутрь. Появление положительного заряда на поверхности полупроводников приводит к изгибу зон вниз и, как следствие, к снижению работы выхода. Величина поверхностного заряда, а следовательно и величина изменения работы выхода, определяются дипольным моментом молекулы.

Поскольку метод поверхностной фотопроводимости позволяет исследовать поведение поверхностных состояний при различном химическом состоянии на поверхности мы выбрали его, чтобы выявить характер данных состояний при адсорбции органических молекул. Во всех случаях адсорбция алифатических молекул не создавала новых поверхностных состояний, а лишь несколько Изменяла интенсивность и их энергетическое положение, что говорит о физическом механизме адсорбции. Через 30 минут после адсорбции спиртов были получены повторные спектры поверхностной фотопроводимости, которые оказались полностью соответственным кривым, снятых до адсорбции. Таким образом адсорбция молекул этилового, бутилового и изоамилового спиртов на поверхности кремния и арсенида галлия носит физический характер.

Основные результаты и выводы диссертационной работы

1. Определена термодинамическая работа выхода электрона с атомарно-чистых поверхностей полярных граней арсенида галлия. Показано, что наблюдаемая разница в работе выхода на гранях (111)А и (ТТТ)В может быть объяснена совместным влиянием поверхностных состояний и различия сродства к электрону на гранях А и В.

2. Исследовано поведение термодинамической работы выхода с полярных граней СаАБ при адсорбции цезия и кислорода. Определено соотношение атомов цезия и кислорода при котором наблюдается наибольшее снижение работы выхода. Полученные результаты могут быть рекомендованы для получения эффективных эмиттеров с отрицательным электронным сродством.

3. Исследована электронная структура полярных граней арсенида галлия. Установлено, что начиная с покрытия поверхности атомами цезия 0,3 монослоя, вблизи потолка валентной зоны образуется зона поверхностных состояний.

4. Исследования методом спектроскопии ионного рассеяния показали, что адсорбция цезия на поверхности арсенида галлия происходит монослойно, без образования кластеров и островков.

5. Адсорбция алифатических молекул приводит к положительному заряду на поверхности полупроводника, что влечет снижение работы выхода. Наибольшее снижение работы выхода вызывают молекулы со значительными величинами дипольного момента, такие как молекулы бутилового и изоамилового спиртов. Обработка реальной поверхности полупроводников в исследованных спиртах не вызывает необратимых изменений электрофизических свойств.

6. Адсорбция органических молекул на полупроводниках п-типа приводит к более заметному изменению работы выхода, чем на полупроводниках р-типа, что связано с перераспределением в приповерхностной области электронов и дырок.

7. Адсорбция неполярных соединений, таких как циклогексан, приводит к незначительному уменьшению работы выхода, обусловленному возникновением дипольного момента в периодическом поле решетки полупроводника.

8. Адсорбция органических молекул приводит к снижению поверхностной фотопроводимости на полупроводниках р-типа и ее повышению на полупроводниках п-типа, что связано с обеднением приповерхностной области основными носителями в первом случае, и обогащением основными носителями во втором.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Блиев А.П., Наконечников A.B. Влияние адсорбции органических соединений на электрофизические свойства реальных поверхностей Si, Ge и GaAsZ/Материалы I конференции «Современные проблемы науки и образования», Москва / Современные наукоемкие технологии. - 2004. - №6. - с. 31.

2. Наконечников A.B., Блиев А.П. Особенности энергетического спектра полярных граней арсенида галлия// Материалы конференции «Приоритетные направления развития науки, технологии и техники», Москва / Успехи современного естествознания.-2005.,-№6. - с. 39-40.

3. Блиев А.П., Наконечников A.B. Электронная структура полярных граней арсенида галлия с пленками цезия и кислорода на поверхности// Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. - 2005.-№5,- с. 18-27.

4. Блиев А.П., Наконечников A.B. Энергетический спектр поверхности GaAs(lll) при коадсорбции цезия и кислорода// Материалы конференции «Фундаментальные исследования», Москва /' Успехи современного естествознания, - 2005. - №3. - с. 26-27.

5. Наконечников A.B., Блиев А.П. Модификация поверхностных свойств арсенида галлия при адсорбции органических веществ// Материалы научной конференции с международным участием «Технологии 2005», Анталия / Современные наукоемкие технологии. - 2005. - №4.- с.71.

6. Блиев А.П., Наконечников A.B. Исследование влияния адсорбции органических молекул на поверхностные свойства Si, Ge и GaAsZ/Сборник тезисов VII-ой международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологиии микросистемы». - Ульяновск, 2005. - с. 54.

7. Наконечников A.B., Блиев А.П. Фотоэмиссионные исследования адсорбции цезия на полярных гранях арсенида галлия//Труды IX конференции по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов -Владивосток, 2005. - с.74-76.

Сдано в набор 08.11.2005 г., подписано ■ печать 23 11 2005 г. Гарнитура Тайме. Печать трафаретим. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная Уел печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 102

Типография ООО НПКП «МАВР», Лицензия Серия ПД № 01107, 362040, г Владикавказ, ул. Августовских событий, 8, тел. 44-19-31

IP24998

РНБ Русский фонд

2006-4 29948

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА Т. АТОМНАЯ И ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА ПОЛЯРНЫХ ГРАНЕЙ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ И ВЛИЯНИЕ АДСОРБЦИИ ЦЕЗИЯ, КИСЛОРОДА И ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ НА ЕЁ ЭЛЕКТРОННЫЕ

СВОЙСТВА.

§ 1.1 Атомное строение полярных граней арсенида галлия.

§ 1.2 Энергетическая структура полярных граней арсенида галлия.

§ 1.3 Физико-химические и электронные процессы, происходящие на границе раздела GaAs/(Cs, О).

§ 1.4 Общие представления об адсорбции органических молекул на поверхности твердых тел.

ГЛАВА II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

§2.1 Подготовка образцов.

§2.2 Методика исследования реальной поверхности методом контактной разности потенциалов (вариант Кельвина) и поверхностной фотопроводимости при адсорбции органических молекул.

§2.3 Методика исследования атомарно-чистых поверхностей.

§2.3.1 Экспериментальная вакуумная установка.

§2.3.2 Метод электронного пучка Андерсона.

§2.3.3 Метод фотоэлектронной спектроскопии.

ГЛАВА III. МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ И

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА ПОЛЯРНЫХ ГРАНЕЙ АРСЕНИДА

ГАЛЛИЯ ПРИ АДСОРБЦИИ ЦЕЗИЯ И КИСЛОРОДА.

§3.1 Работа выхода электрона атомарно-чистых поверхностей арсенида галлия: теоретический расчет и экспериментальные данные.

§3.2 Эволюция энергетического спектра интерфейса GaAs/Cs,0.

Актуальность темы. Размеры современных полупроводниковых приборов становятся соизмеримыми с постоянной решетки кристалла, и поэтому свойства поверхностей приобретают решающее значение. В этой связи в последние годы активно разрабатываются методы химической инженерии электронных свойств поверхностей (спектра поверхностных состояний, электрофизических параметров) для расширения возможностей использования полупроводниковых материалов в электронике [1-4]. Химическая модификация электронных свойств поверхности происходит вследствие взаимодействия адсорбирующихся атомов, ионов или молекул с поверхностными атомами и состояниями полупроводника и переноса заряда между адсорбатом и полупроводником. Исследования свойств систем полупроводник/адсорбат непрерывно расширяются, что в конечном итоге приводит как к совершенствованию параметров полупроводниковых приборов традиционного назначения, так и к обнаружению новых функциональных зависимостей, инициирующих разработки новых приборов и систем. Совершенствование методов приготовления поверхностей полупроводников с заданной электронной структурой является одной из основных задач физики поверхности и технологии изготовления полупроводниковых структур. В связи с этим, одним из направлений в инженерии поверхностных свойств полупроводников, является адсорбция органических и неорганических молекул.

Электронные свойства тонких органических пленок на поверхности полупроводниковых материалов привлекают в последнее время большое внимание исследователей [5-13]. Актуальность исследования системы полупроводник/органические молекулы связана как с возможностью использования этих пленок для электронных и структурных модификаций поверхности в устройствах микроэлектроники, так и с теми явлениями, которые может вызвать адсорбция органических молекул в технологическом процессе производства электронных компонентов (например промывка образцов в различных спиртах). Впервые изучать адсорбцию органических молекул на разных материалах начал Ленгмюр еще в начале двадцатого столетия [14]. Однако до последнего времени исследования подобного рода носили односторонний характер и рассматривали лишь механизм образования связи молекула-поверхность [15-20]. Изучению изменений, которые вызывают адсорбированные молекулы на поверхностных свойствах полупроводника, уделялось мало внимания.

Другая система Cs/GaAs, с научной точки зрения, является модельным объектом для исследования фундаментальных взаимодействий полупроводников с адсорбатами в силу того, что Cs имеет только один внешний 6s электрон. Из множества экспериментов известно, что адсорбция щелочных металлов на поверхности GaAs демонстрирует множество интересных особенностей, в частности, резкое уменьшение работы выхода и электронного сродства уже при незначительных степенях покрытия [21-23]. Несмотря на большое количество работ по адсорбции цезия на гранях (110) и (100) арсенида галлия [21-26] на данный момент остаются мало изученными полярные грани (111)А и (ТТТ)В. Более того, нет данных по модификации энергетического спектра валентной зоны при адсорбции цезия. Все вышеизложенное обусловливает актуальность данного диссертационного исследования.

Цель работы. Учитывая изложенное, основная цель работы была сформулирована следующим образом: исследовать электронные процессы происходящие при адсорбции цезия и кислорода на полярных гранях арсенида галлия, а также определить влияние адсорбции органических веществ (этилового, бутилового, изоамилового спиртов и циклогексана) на электрофизические характеристики реальных поверхностей Ge, Si и GaAs. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование электронной структуры атомарно-чистых поверхностей полярных граней GaAs.

2. Исследование энергетического спектра поверхности полярных граней GaAs с пленками цезия и кислорода.

3. Определение особенностей электрофизических и химических свойств системы органическая пленка/Ge, Si и GaAs.

Методы исследования. Основными методами исследования в диссертационной работе являлись: фотоэлектронная спектроскопия (рентгеновская и ультрафиолетовая), спектроскопия ионного рассеяния, методы Кельвина и электронного пучка Андерсона для определения термодинамической работы выхода, метод поверхностной фотопроводимости.

Научная новизна полученных результатов:

1. Установлено, что разница в сродстве к электрону полярных граней GaAs обусловлена атомной и электронной структурой этих граней.

2. Исследована природа связи адсорбированных атомов цезия и кислорода на полярных гранях GaAs.

3. Исследована энергетическая структура валентной и запрещенной зон полярных граней GaAs с пленками цезия и кислорода.

4. Показано, что обработка реальных поверхностей GaAs, Ge и Si в этиловом, бутиловом и изоамиловом спиртах приводит к физической адсорбции указанных молекул и снижению термодинамической работы выхода на 0,2-0,4 эВ.

Научная и практическая значимость работы

Полученные результаты по исследованию систем GaAs/Cs,0 и органические молекулы/GaAs, Si, Ge могут быть использованы в химико-технологических процессах получения эмиттеров с отрицательным электронным сродством, а также в обработке полупроводниковых материалов. Результаты ориентированы на использование в различных исследовательских организациях и промышленных предприятиях, занимающихся полупроводниковой и вакуумной электроникой.

Результаты по исследованию систем GaAs/Cs,0 и органические молекулы/Ge, Si и GaAs могут быть также использованы для апробации различных теоретических моделей в физике твердого тела и поверхностных явлений.

Основные положения выносимые на защиту. По результатам проведенных исследований на защиту выносятся следующие положения:

1. Наблюдаемая разница в работе выхода на гранях GaAs( 111)А и GaAs(TTT)B может быть объяснена совместным влиянием различия в сродстве к электрону и энергетического спектра поверхностных состояний, обусловленного ионной составляющей связи.

2. Адсорбция цезия на полярных гранях GaAs вызывает снижение работы выхода на 2,75 эВ. Дополнительная активация цезированной поверхности GaAs кислородом уменьшает работу выхода дополнительно на 1,2 эВ, что создает явление отрицательного электронного сродства.

3. Факт образования поверхностного состояния, индуцированного адсорбцией цезия на полярных гранях арсенида галлия.

4. Адсорбция алифатических молекул приводит к возникновению положительного заряда на поверхности полупроводника, что влечет к снижению работы выхода. Наибольшее снижение работы выхода вызывают молекулы со значительными величинами дипольного момента, такие как молекулы бутилового и изоамилового спиртов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на I конференции «Современные проблемы науки и образования» (Москва, 2004г.), IX конференции по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов

Владивосток, 2005 г.), VII международной конференции «Опто-наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2005 г.), научной конференции «Приоритетные направления развития науки, технологии и техники» (Москва, 2005г.), научной конференции с международным участием «Технологии 2005» (Анталия, 2005г.), научно-исследовательской конференции «Фундаментальные исследования» (Москва, 2005г.), а также на заседаниях кафедры физики твердого тела и электроники Северо-Осетинского Государственного университета имени Коста Левановича Хетагурова.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 7 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 112 страницах, включая 38 рисунков, 5 таблиц и список цитируемой литературы из 135 наименований.

Основные результаты и выводы диссертационной работы

1. Определена термодинамическая работа выхода электрона с атомарно-чистых поверхностей полярных граней арсенида галлия. Показано, что наблюдаемая разница в работе выхода на гранях (111)А и (ТТТ)В может быть объяснена совместным влиянием поверхностных состояний и различия сродства к электрону на гранях А и В, обусловленного ионной составляющей связи.

2. Исследовано поведение термодинамической работы выхода с полярных граней GaAs при адсорбции цезия и кислорода. Определено соотношение атомов цезия и кислорода при котором наблюдается наибольшее снижение работы выхода. Полученные результаты могут быть рекомендованы для получения эффективных эмиттеров.

3. Методом РФЭС и УФЭС исследована электронная структура полярных граней арсенида галлия. Установлено, что начиная с покрытия поверхности атомами цезия 0,3 монослоя, вблизи потолка валентной зоны образуется зона поверхностных состояний.

4. Исследования методом спектроскопии ионного рассеяния показали, что адсорбция цезия на поверхности арсенида галлия происходит монослойно, без образования кластеров и островков.

5. Адсорбция алифатических молекул приводит к положительному заряду на поверхности полупроводника, что влечет снижение работы выхода. Наибольшее снижение работы выхода вызывают молекулы со значительными величинами дипольного момента, такие как молекулы бутилового и изоамилового спиртов. Обработка реальной поверхности полупроводников в исследованных спиртах не вызывает необратимых изменений электрофизических свойств.

6. Адсорбция органических молекул на полупроводниках п-типа приводит к более заметному изменению работы выхода, чем на полупроводниках р-типа, что связано с перераспределением в приповерхностной области электронов и дырок.

7. Адсорбция неполярных соединений, таких как циклогексан, приводит к незначительному уменьшению работы выхода, обусловленному возникновением дипольного момента в периодическом поле решетки полупроводника.

8. Адсорбция органических молекул приводит к снижению поверхностной фотопроводимости на полупроводниках р-типа и ее повышению на полупроводниках n-типа, что связано с обеднением приповерхностной области основными носителями в первом случае, и обогащением основными носителями во втором.

101

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе исследованы электрофизические и химические свойства двух систем: GaAs/Cs,0 и Ge, Si и GaAs/органические молекулы. Исследования методами вибрирующего конденсатора (вариант Кельвина) и поверхностной фотопроводимости показали, что адсорбция органических молекул спиртов снижает работу выхода независимо от типа проводимости исследуемого образца и адсорбция молекул спиртов носит физический характер. Методами рентгеновской и ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопии, спектроскопии ионного рассеяния и методом электронного пучка Андерсона исследовано влияние адсорбции цезия и кислорода на электронные свойства полярных граней атомарно-чистой поверхности GaAs. Установлено, что адсорбция Cs уменьшает работу выхода на 2,75 эВ при покрытии в 1 монослой. Дальнейшая экспозиция образцов в атмосфере кислорода дополнительно снижает работу выхода на 1,2 эВ. Таким образом общее снижение работы выхода составляет 3,95 эВ, то есть на поверхности GaAs(l 11) реализуется явление отрицательного электронного сродства. Впервые методом УФЭС исследована валентная зона полярной грани GaAs при адсорбции атомов цезия. Показано, что в процессе адсорбции у потолка валентной зоны формируется зона поверхностных состояний, индуцированная атомами цезия.

1. Salaneck W.R., Lagdlung M., Fahlman M. New methods in modification of surface properties//Materials Science and Enginering.-2001.-v.R34.-p. 121-123.

2. Ying-Huang Lai, Wei-Hsiu Hung. Thermal Reaction of Methanetiol and Ethanetiol on Si(100)//J.phys.Chem.B.-2001.-107.-p.9351-9356.

3. Komolov A.S. Electronic charge distribution at interfaces between semiconductor sufaces.//Surf.Sci. 2003.- 36.-.p. 1004-1010.

4. Averin D.V., Likharev K.K.//Mesoscopic Phenomena in Solids//Ed.by B.L.Altshulers., P.A.Zee. Amsterdam: Elsevier, 1991.-173 p.

5. Kirgueris C., Bourgoin J. Comparasion of the electronic structure of organic films//Phys.Rev.B.-1999.-v.59.-p. 12505-12513.

6. Драпак С.И., Орлецкий В.Б., Ковалюк З.Д. Гетероконтакт полупроводник-прополис//Письма в ЖТФ.-2003.-том.29.-вып.20.-с. 69-76.

7. Комолов А.С. Незаполненные электронные состояния и формирование интерфейса пленок олиго(фенил-венилена) с поверхностью Ge(l 11)//ЖТФ.-2004.-т.74.-вып.5.- с. 113-116.

8. Zigler С. Handbook of organic conductive molecules and polymers. N.Y.: Wiley, 1997.-p.677.

9. Guo Q., McBreen P.H., Moller P.J. Adsoфtion of C2H4 on Si(001): Core-level photoemission.//Surf.Sci.-1999.-v.423 .-.p. 19-27.

10. Naka K., Shimomura M., Sanada N./Surface structure and electronic states of organic/InP(001 )/Journal of Applied Physics.-1996.-79.-p.4193.

11. Грищук В.П., Давиденко C.A., Жолнер И.Д., Вербицкий А.В., Курик М.В.//Письма в ЖТФ.-2002.-т.28.-в.21. с.36-41.

12. M.Rufael T.S., Batteas C.M., Freand J.D.Electronic properties of organic films// Surf.Sci.- 1990.-V.354.-p.156.

13. Моррисон С. Химическая физика поверхности твердого тела.- М.: Мир, 1980.- 330 с.

14. Вартепенян P.M., Полищук A.M. Механизмы адсорбции молекул.//Успехи химии.-1995 .-т.64.-№ 11 .-с. 1055-1072.

15. Волькенштейн Ф.Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции. М.: Наука, 1987. - 375 с.

16. Martine-Pastor J., Segura A., Valdes J.L., Chery A.//Appl.Phys.-1987.-v.21.-N2.-p. 1472-1483.

17. Бехштедт Ф. Поверхности и границы раздела полупроводников / Ф. Бехштедт, Р. Энедерлан. М.: Мир, 1990. - 488 с.

18. Белл P.J1. Эмиттеры с отрицательным электронным сродством.-М.: Энергия, 1978.-192 с.

19. Bechstedt F., Schefler М. Alkali adsorption on GaAs(llO): atomic structure, electronic states and surface dipoles//Surf.Sci.Rep. 1993.-v.l8.-p.l45-198.

20. Barden J. Surface states and rectification at a metal semiconductor contact//Phys.Rev. 1967.- 71.-p.717.

21. DiNardo N.J., T. Maeda Wong and E.W. Plummer// Semiconductor-to-metal transition in an ultrahin interface: Cs/GaAs (110) // Phys. Rev. Lett.-1990.-65, №17.- p. 2177-2180.

22. Scheer J.J. and J. van Laar. GaAs-Cs: a new type of photoemitter // Solid State Communication. -1965.- 3.-p.l89.

23. Pankratov O. and M. Scheffler//Bound bipolaron at the surface: The negative behavior of GaAs with adsorbed alkali metals//Phys.Rev.Lett.-1993.-71(17).-p.2797-2800.

24. Силкин B.M., Заргарьянц M.H., Чулков E.B. Электронная структура поверхности GaAs(llO) с адсорбированными слоями цезия//Поверхность.-1990.- 7. с.77-85.

25. Арсенид галлия в микроэлектронике; Под ред. Н. Айнспрука, У. Уиссмена. М.: Наука, 1988.- 246 с.

26. Проблемы физики поверхности полупроводников//под ред. Снитко О.В. -Киев.: Наукова Думка, 1987.- 462 с.

27. Харрисон, Уолтер А.Электронная структура и свойства твердых тел. Физика химической связи. М.: Мир, 1983, т.1.- 480 с.

28. Полупроводниковые соединения А3В5; Под редакцией Р.К Виллардсона и X.JI. Гёринга. Москва.: Металлургия, 1967.- 398 с.

29. Kaxiras Е, Y.Bar-Yam, J.D. Joannopulos, and Pandey K.C. Ab initio theory of polar semiconductor surfaces. Methodology and the (2x2) reconstruction of GaAs(l 11 )A.//Phys.Rev.B.-1987.-35( 18).-p.9625.

30. Kaxiras E., Y.Bar-Yam, J.D.Joannopulos J.D., and K.C.Pandey K.C. Ab initio theory of polar semiconductor surfaces. The (2x2) reconstruction and related phase transitions of GaAs(l 1 l)B.//Phys.Rev.B.- 1987.-35.- p.9636

31. Stirland D.J., Straughan B.W. A Review of Etching and Defect Characterization of Gallium Arsenide Substrate Material//Thin Solid-Films-1976.-v31-p.139.

32. Ивокин И.В., Красильникова JT.M. Влияние способа обработки поверхности GaAs на её морфологию//Изв.вузов. Физика.-1972.-11.-е. 137.

33. Возмилова Л.Н., Ступина Н.М.Травление GaAs в смесях азотной кислоты с другими неорганическими кислотами//Сб. «Арсенид галлия». Томск: Издательство ТГУ, 1970. в.З. - с.210.

34. Sullivan M.V.and Pompliane L.A. A chemical Polishing Technique for Gallium Arsenide//J.Appl.Phys.-1960.-31 .-p.611.

35. Wood D.R. and Morgan D.V. The Characterization of GaAs surfaces//J.Elechtrochem. Soc.-1975.-122. №6 - p.773.

36. Shiota I., Motoya K., Ohmi Т., Nishizaws N. Auger Characterization of chemically Etched GaAs Surfaces//J. Electrochem.Soc.-1977.- 124.-p.155.

37. Полинг JT. Природа химической связи. -М.:Госхимиздат, 1947.-386 с.

38. Арсенид галлия. Получение, свойства и применение. Под редакцией Ф.П. Кесеманлы и Д.Н. Наследова. М.: Наука. 1973.-412 с.

39. Хилсум К. Полупроводники типа AniBv. / К. Хилсум и А. Роуз-инс. М.: Иностранная литература, 1963.- 347 с.

40. S.Y. Tong, W. N. Mei and G.Xu. The geometric structure of the GaAs(lll) and GaAs(l 10)//J. Vac. Sci. Technol. B.-1984.-2.-p. 393.

41. Харрисон, Уолтер А.Электронная структура и свойства твердых тел. Физика химической связи. М.: Мир, 1983, Т.2.-457 с.

42. Маделунг О. Физика полупроводниковых соединений элементов III и V групп. М.: Мир, 1967.-165 с.

43. Алексовский В.Б. Стехиометрия и синтез твердых соединений. JL: Химия, 1976. - 140 с.

44. Музер Е., Пирсон В.Б., Полупроводниковые вещества. Вопросы химической связи. М.: Иностранная литература, 1960. - 407 с.

45. Элементарные физико-химические процессы на поверхности монокристаллических полупроводников: Сб. науч. трудов./Институт физики полупроводников.-Новосибирск: Изд-во Наука, 1975.-298 с.

46. Haneman D. Surface structures and properties of diamond structure semiconductors.-Phys.Rev.-1961 .-№4.-p. 1093-1100.

47. Gatos H. C., Lavine M.C. Adsorption kinetics of molecules on semiconducting III-V compounds//Journ. Electrochem. Soc.-B107.-1960.-p.427.

48. Dinan J.H., Calbrataith B.K., Fisher T.E, Electronic properties of clean cleaved GaAs surfaces//Surf.Sci.,-1971 .-№26.-p.587-604.

49. Chadi D. J. Surfase states of GaAs; sensitivity of electronic structure to surface structure//Phys. Rev В.,-1978.- p. 184.

50. Chelikowsky T.R., Cohen M.L. Surface State in Zincblende Semiconductors//Phys.Rev.B: Solid State.-1976.- v,13.-№2.-p.826-834.

51. Ludcke R. Koma A. Electronic Surface State on Clean and Oxyden-Exposed GaAs Surface//J.Vac. Sci. and Technol.-1976,-v. 13.-№1.- p.241-247.

52. Louis E., Elges M. Pseudopotential Calculations of the Surface of (111) Diamond and Zincblende Faces: Ge, GaAs and ZnS. Phys.Rev.B. Solid State.-1975.-vl2.-№2.-p. 618-623.

53. Marsi P., Lanoo M.A. Calculation of the Intrinsic (111) Surface State on the Zincblende ANB8'N Compounds//Surf. Sci.-1975.-v.52.-p. 377-390.

54. Eastman D.E., Grobman W.D. Photoemission Densities of Intrinsic Surface States for Si, Ge, GaAs//Phys. Rev. Lett.-1972.-v.28.-№21.-p.l378-1381.

55. Блиев А.П. Исследование атомной структуры и работы выхода атомарно-чистых поверхностей кристаллов германия, кремния и галлия арсенида: Диссертация канд. физ.-мат.наук/МИСиС.-Москва,1981.-133 с.

56. Faraci G., Pennisi A.R., Gozzo F., Rosa S.L., Maegaritondo G.-Cs bonding at the Cs/GaAs(l 10) interface//Phys.Rev. 1996, v.53, №7, p.3987-3992.

57. Гусев А.О.-Химические связи и электронные свойства систем Cs/GaAs(100) и S/GaAs(001): Диссертация канд.физ.-мат.наук/ФТИ РАН.-Санкт-Петербург, 1995.-134 с.

58. Kamaratos М., Bauer Е. Interaction of Cs with the GaAs(lOO) surface//J. Appl. Phys.-1991 .-v.70.-№ 12.-p.7564-7572.

59. Yamada K., Asanari J., Naitoh M., Nishigava S.-Co-adsorption of cesium and oxygen on GaAs(OOl) surface studied by metastable de-excitation spectroscopy.//Surf. Sci.-1998.-v.402-404.-p.683-686.

60. AlperovichV.L., Paulish A.G., Terekhov A.S. Domination of adatom-induced over detect-induced states on p-type GaAs(Cs, O) at room temperature//Phys. Rev.B.-1994.-v.50.-№8.-p.5480-5483.

61. Spicer W.E., Chye P.W., Skeath P.R., Su C.Y., Lindau I. New and unfitted model Schottky barrier and III-V insulator interface states formation. //J. Vac. Sci. Tech.-1979.- v.l6.-№5.-p.l422-1432.

62. Plummer E.W., Wong T.M., Dinardo N.J. Semiconductor-to-metall interface: Cs/GaAs(l 10)//Phys. Rev. Lett.-1990.-v.65.- №17.-p.2177-2180.

63. Полинг Д., Полинг П. Химия. М.: Мир, 1978.-497 с.

64. Kampen T.U., Eyckeler М., Monch W. Electronic properties of cesium-covered GaN(OOOl) surface.//Appl. Surf. Sci.-1998,-v. 123/124.-p.28-32.

65. Rodway D. J., Allenson M.B. In situ surface study of the activating layer on GaAs(Cs, O) photocathodes// J. Appl.Phys.-1986.- vl9.-p.l353-1371.

66. Sommer A.H., Whitaker H.H., Williams B.F. Thickness of Cs-O films on GaAs(Cs) and GaAs(Cs-O) photocathodes.//Appl.Phys.Lett.-1970.-v.l7.-№7.-p.273-274.

67. Термодинамические свойства неорганических веществ. Справочник. Под ред. Зефирова А.П. М.: Атомиздат, 1965.-c.459.

68. Goldstein В. On the chemical processes GaAs/Cs// Surf.Sci.-975.-v.47.-№l.-p.143.

69. Goldstein В., Szostak D. Different bonding states of Cs and О on highly photoemissive GaAs by flach desorption experiments//Appl.Phys.Lett.-1975.-v.26.-№3.-p.l 11-113.

70. Gusev A.O., Paget D., Aristov V.Yu., Soukiassian P., Berkovits V.L., Thierry-Mieg V. Combined reflectance anisotropy and photoemission spectroscopy of Cs/GaAs(001) interface formation //J.Vac.Sci.Technol.A.-1997.-v.l5.-№l.-p.192-195.

71. Смирнов Р.И., Климин А.И. О химических процессах, происходящих при формировании GaAs-фотокатода с отрицательным электронным сродством.//Поверхность. Физика. Химия. Механика.-1984.-№ 10. с.27.

72. Rodway D. AES, photoemission and work function study of Cs on (100)GaAs epitaxial layers // Surf.Sci.-1984.-v.l47.-№l.-p.l03-l 14.

73. Goldstein В. LEED-Auger characterization of GaAs during activation to negative electron affinity by the adsorption of Cs and 0//Surf.Sci.-1975.-v.47. -№1.-p. 143-161.

74. Fisher D.G. The effect of Cs-O activation temperature on the surface escape probability of NEA (In, Ga)As photocathodes.//IEEE Trans. Devices, 1974, ED21.-p.541-542.

75. Sonnenberg H. Low-work function surface for negative-electron-affinity photoemitters // Appl.Phys.Lett.-1990.-v.l4.-p.289-291.

76. Su C.Y., Spicer W.E., Lindau I. Photoelectron spectroscopic determination of the structure of (Cs,0) activated GaAs(l 10) surfaces//J. App.Phys.-1983.-v.54.-№3.-p. 1413-1422.

77. Remmers G., Prietsch C., Domke M., Kaindl G. Oxidation of alkali/GaAs(l 10) interface//J.Electr.Spectr.Relat.Phen.-1990.-v.52.-p.79-89.

78. Орлов Д.А. Исследование фотоэмиссии из GaAs с отрицательным электронным сродством методом спектроскопии эмитированных электронов: Диссертация канд.физ.-мат. наук / ИФП СО РАНУ-Новосибирск, 1998.-144 с.

79. Ляшенко В. И., Литовченко В. Г. Влияние адсорбции молекул на работу выхода и проводимость германия//ЖТФ.-1958.-т.ХХУН.-№3.-с.447-459

80. Forrest S.R. Organic layer by geometrical modification of Si(100)//Chem.Rev.-1997.-v.97. p.1793-1896.

81. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Chukurov E.N. Cluster modeling of the trimethylphosphine adsorption and dissociation on the Si(lll)-7x7 surface.//Phys.Low-Dimens.Struct.-1999.-№ 1 -2.-p.5-151.

82. Kastner M.A. Organic films on Si(lll) // Rev. Mod. Phys.-1992.-v.64.-p.849-858.

83. Monch R. Adsorption of CH3OH on Ge(lll)//Surf. Sci.- 1994.-v.299.-300.-p.928-944.

84. Григорьев Е.И., Воронцов П.С., Завьялов С.А.//Письма в ЖТФ.-2002.-т.28.-в.20.-с.15-21.

85. Hill. J.G. Rajagopal A., Kahn A. Molecular level alignment at organic semiconductor metal interfaces//Appl.Phys.-1993.-v.73.-№5.-p.662-664.

86. Fahlman M., Salaneck W.R. Adsorption kinetics of organic molecules on Si and Ge.//Surf.Sci.-2002.-v.500.-p.904-922.

87. Фрумкин A. H., Дамаскин Б. Б. Адсорбция органических соединений на электродах.-М.: Изд-во АН СССР, 1967.-358 с.

88. Pinotti Е., Sassella A. Electrical characterization of organic films by transient currentmethods//Phys. Rev.B.-1999.-v.61.-№18.-p.l 1923-11931.

89. Нестеренко Б.А., Снитко O.B. Физические свойства атомарно-чистой поверхности полупроводников. Киев: Наук. Думка, 1983.-342 с.

90. Greenham N.C., Reng X., Alivisatos А.Р. Study of acetylene adsorption on the Si(100)//Phys.Rev.B.-1996.-v.54.-p. 17628-17637.

91. Мигатов Ю.С., Сергеева Jl.M. Адсорбция полимеров. Киев: Наукова Думка. 1972.-196 с.

92. Пунегов В.И., Нестерец Я.И. Адсорбция органических молекул из различных растворов//ЖТФ.-1992.-Т. 14.-№3.- с.127-139.

93. Xu S.H., Yang Y., Keefe М., Lapeyre G.J. High-resolution photoemission study of acetylene adsorption and reaction with the Si(100)-2xl surface.//Phys.Rev.B.-1999.-v.60.-№ 16.-p. 11586-11592.

94. Hanley L., Yongsoo Choi, Erick R., Schlossman M. Controlling the nanoscala morphology of organic films deposited by polyatomic ions//Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B.-1998.-203.-p.l 16-123.

95. Когановский A.M. Адсорбция органических веществ из воды / A.M. Когановский, Н.А. Клименко, Т.М. Левченко. Л.: Химия, 1990.-256 с.

96. Ржанов А.В. Физика поверхности полупроводников. М.: Наука, 1963.418 с.

97. Takaisi-Kinuni N.G.//Planya Med.-1994.-v.60.-N3. р.222-228.

98. Burrougnes J.H., Bradley D.D.C., Brown A.R.//Nature.-1990.-v.347.- p.539-544.

99. Greczynsky G., Kugler Т., Salaneck W.R.//Cur.Appl.Phys.-2001 .-v. 1.- p.98-112.

100. Комолов A.C. Фотовольтаический эффект в пленках поли(алкилтиофена) на кремниевой подложке//ФТТ.-2001.-т.43.-вып.2.-с.379-382.

101. Kern W. Chemical Etching of Silicon, Germanium, Gallium Arsenide and Gallium Phosphide//RCA Review.-1978.-38.-№2.-p.278.

102. Lida S., Jto K.Selective Etching of Gallium Arsenide Crystals in H2SO4-H202-H20 System//J.Electrochem.Soc.-1971.-l 18.-№5.-p.768.

103. Tuck B.The Chemical Polishing of Semiconductors//J.Materials Sci.-1975.-10.-P.321-339.

104. Зандерна M. Методы анализа поверхности. M.: Мир, 1979.-582 С.

105. Бачыньски Я., Малэцки X., Стемпиньский М. Установка для измерения работы выхода электронов из металла методом динамического конденсатора//ПТЭ-1979.-№4. с.205-206.

106. Anderson Р.А. The work function of copper//Phys. Rev.-1949.-№3.-p.388-390.

107. Riviere J.C. Contact potential difference measurement by Kelvin method//Proc.Phis.Soc.-l957.-70.-p.676.

108. Holseher A.A. Field emission potential method for measuring work function//Surf.Sci. -1966.-№4. p.89-102.

109. Riviere J.C. The work function of gold//Appl.Phys.Lett.-1966.-№8.-p.l72.

110. Clements H.J. Van J. Wienakowsky. On the interaction of cesium cleaved GaAs(llO) and Ge(lll) surface: work function measurements and adsorption site model//Surf.Sci.-1978.-78. p.468-666.

111. Фирмэнс Л., Электронная и ионная спектроскопия твердых тел / Л.Фирмэнс, Вэнник Дж., Декейсер В. М.: Мир, 1981.- 428 с.

112. Спенс Дж. Экспериментальна электронная спектроскопия высокого разрешения. М.: Наука, 1986.-379 с.

113. Наконечников А.В., Блиев А.П. Особенности энергетического спектра полярных граней арсенида галлия//Материалы конференциик

114. Приоритетные направления развития науки, технологии и техники», Москва / Успехи современного естествознания.-2005.-№6.-с.39-40.

115. Derrien J., D'Avitaya A. Adsorption of cesium on gallium arsenide (110y/Surf. Sci.-1977.-v.65.-p.668-689.

116. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. -М.:Мир, 1989.-510 с.

117. Терещенко О.Е. Атомная структура и электронные свойства границы раздела GaAs(100)-(Cs,0): Диссертация канд. физ.-мат. наук/ИФП СО РАН.- Новосибирск, 1999.-168 с.

118. Блиев А.П., Наконечников А.В. Электронная структура полярных граней арсенида галлия с пленками цезия и кислорода на поверхности// Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки.-2005.-№5.- с. 1827.

119. Блиев А.П., Наконечников А.В. Энергетический спектр поверхностиf

120. GaAs(l 11) при коадсорбции цезия и кислорода // Материалы конференции

121. Фундаментальные исследования», Москва / Успехи современногоестествознания.-2005.-№3.- с.26-27.

122. Рамбиди Н.Г. Спектроскопия и дифракция электронов при исследовании поверхности твердых тел. М.: Наука, 1985. - 224 с.

123. Kanski J., Hua Q., Nilsson P.O., Karlson U.O. Photoemission studies of the GaAs(100)-4xl surface//J.Electr.Spectr. Relat. Phenom.-1990.-v.52.-p. 133-138

124. Kierren В., Paget D. Formation of the Cs/GaAs(001) interface: Work function, cesium sticking coefficient and surface optical anisotropy. J. Vac. Sci.Technol.A.-1991.-v. 15.-№ ip.2074-2080.

125. Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.: Химия, 1973.- т.1. - 580 с.

126. Наконечников А.В., Блиев А.П. Фотоэмиссионные исследования адсорбции цезия на полярных гранях арсенида галлия//Труды IX конференции по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. Владивосток, 2005. - с.74-76.

127. Ley L., Pollak R.A., McFeely F.R., Kowalczyk S.R., Shirley D.A. Total valence-band densities of states of III-V and II-VI compounds from x-ray photoemission spectroscopy//Phys. Rev.-1974.-v9.-№2.-p.600-621.

128. Bechsted F. and Scheffler M.//Surface Science Report.-1993.-№18.-p. 145.

129. Vergara G., Gomes L.J., Capmany J., Montojio M.T. Adsorption kinetics of cesium and oxyden on GaAs(lOO) (A model for the activation layer of GaAs photocathodes)//Surf. Sci.-1992.-v.278. p.131-145.

130. Физические величины. Справочник. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.:Энергоатомиздат, 1991. - 1054 с.

131. Поверхностные свойства твердых тел; Под ред. Грина М.- М.: Мир, 1972.- 432 с.