【摘要】 到目前为止,俄歇电子能谱(AES)主要用于研究材料表面的元素组成,有时还结合溅射来获得深度分布信息。

到目前为止,俄歇电子能谱(AES)主要用于研究材料表面的元素组成,有时还结合溅射来获得深度分布信息。然而,该技术也能够获得关于材料表面费米能级变化的信息。费米能级位置的确定在电子行业中引起了极大的兴趣,因为费米能级的移动对于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等多种器件的正常运行至关重要。

对于此特定应用,需要详细研究费米能级以更好地了解带隙中费米能级的钉扎。特别是在III-V族半导体中,它被认为是MOSFET行业中替代硅以获得更快电子器件的最有希望的候选者,由于存在原生氧化物层,费米能级钉扎是一个主要问题。AES特别适用于研究处理后这些半导体的表面,因为它具有很强的表面特异性(测量深度为4–50 Å)并能够量化处理效率,确定费米能级偏移表面处理。与通常用于类似目的的X射线光电子能谱(XPS)相比,AES的一个主要优势是它具有更高的空间分辨率(AES为3–30 nm,而XPS仅为150 nm至15 mm)。

AES还允许基于两种技术测量费米能级的变化:俄歇电压对比(AVC)和二次电子(SE)。使用第一种技术,费米能级的变化与检测到的AES峰位置的变化有关。使用第二种技术,可以根据SE光谱的开始检测费米能级。阿尔等人的研究表明,与AVC技术相比,SE方法具有更高的能量分辨率和更好的信噪比(S/N)。

然而,SE方法的缺点之一是一半的样品需要用薄膜覆盖。此外,功函数(以及费米能级)的确定基于校正因子,需要通过实验分别为每个样本确定。此外,SE方法需要样本偏置和特殊的样本架,而AVC技术不需要这些。

 

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