Новый сценарий кинетики зарядки диэлектриков при облучении электронами средних энергий
Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), 18-02-00813А
Рау Э.И.1, Татаринцев А.А.1
1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Email: rau@phys.msu.ru
Поступила в редакцию: 25 ноября 2020 г.
В окончательной редакции: 25 ноября 2020 г.
Принята к печати: 25 ноября 2020 г.
Выставление онлайн: 9 января 2021 г.
На основе критического анализа предшествующих работ по исследованию механизмов зарядки диэлектрических мишеней под воздействием инжекции электронных пучков средних энергий (1-30 keV) выявлено значительное число противоречивых данных в моделях зарядки, как теоретических, так и экспериментальных. Проведена ревизия и упорядочены причинно-следственные связи физического явления зарядки с целью устранения возникших противоречий в трактовке процессов электронной зарядки диэлектриков. После обширных экспериментальных исследований широкого класса диэлектриков установлены общие закономерности кинетики зарядки диэлектрических мишеней в зависимости от количества исходных и радиационно-индуцированных ловушек, плотности тока облучающих электронов j0 и их энергии E0. Показано, что вторично-эмиссионные свойства заряженного диэлектрика кардинально отличаются от незаряженного, а коэффициент эмиссии электронов sigma в зависимости от E0 не является единственно определяющим фактором положительной или отрицательной зарядки. В рассмотрении процессов зарядки впервые включены первичные термализованные электроны, существенно меняющие общую картину зарядки, а также показана ключевая роль в кинетике зарядки плотности образующихся радиационных дефектов. В предложенной модели решающим стабилизирующим эффектом наступления равновесного состояния зарядки является генерируемое при облучении внутреннее электрическое поле Fdip между положительно и отрицательно заряженными слоями в приповерхностной области диэлектрика. Главной движущей силой саморегулирующегося самосогласующегося процесса зарядки диэлектриков при электронном облучении выступает не только коэффициент эмиссии электронов, как общепринято считалось ранее, а формирование электрического поля дипольного слоя зарядов. Это критическое регулирующее поле Fcr порядка 0.5 MV/cm приблизительно одинаково для всех диэлектриков при любых значениях E0. Ключевые слова: зарядка диэлектриков, радиационное дефектообразование, равновесное состояние зарядки, вторичная электронная эмиссия.
- L.B. Schein. Science 316, 1573 (2007)
- H. Miyake, K. Nitta, S. Michizono, Y. Saito. J. Vac. Soc. Jpn 50, 378 (2007)
- М.И. Панасюк, Л.С. Новиков. Модель космоса. Изд-во КДУ, М. (2007)
- И.М. Бронштейн, Б.С. Фрайман. Вторичная электронная эмиссия. Наука, М. (1969)
- L. Reimer. Scanning Electron Microscopy: Physics of image formation and microanalysis. Springer, Berlin (1998)
- J. Cazaux. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 244, 307 (2006)
- J. Cazaux. J. Electr. Spectr. Rel. Phenomena 176, 58 (2010)
- A. Melchinger, S. Hofmann. J. Appl. Phys. 78, 6224 (1995)
- Е.Н. Евстафьева, Э.И. Рау, В.Н. Милеев, Л.С. Новиков, С.А. Дицман, Р.А. Сеннов. Перспективные материалы 4, 11, (2010)
- I.A. Glavatskikh, V.S. Kortov, H.-J. Fitting. J. Appl. Phys. 89, 1, 44 (2001)
- M. Touzin, D. Goeuriot, C. Guerret-Piecourt, D. Juve, D. Treheux, H.-J. Fitting. J. Appl. Phys. 99, 114110 (2006)
- N. Cornet, D. Goeuriot, C. Guerret-Piecourt, D. Juve, D. Treheux, M. Touzin, H.-J. Fitting. J. Appl. Phys. 103, 064110 (2008)
- V.V. Aristov, L.S. Kokhanchik, K.P. Meyer, H. Blumtriff. Phys. Status Solidi A 78, 229 (1983)
- L. Frank, M. Zadrazil, I. Mullerova. Microchim. Acta 13, 289 (1996)
- M. Belhaj, O. Jbara, M.N. Filippov, E.I. Rau, M.V. Andrianov. Appl. Surf. Sci. 177, 58 (2001)
- S. Fakhfakh, O. Jbara, M. Belhaj, Z. Fakhfakh, A. Kallel, E.I. Rau. Eur. Phys. J. Appl. Phys. 21, 137 (2003)
- H. Gong, C. Ong. J. Appl. Phys. 75, 449 (1994)
- J. Liebault, K. Zarbout, D. Moya-Siesse, J. Bernardini, G. Moya. Appl. Surf. Sci. 9852, 1 (2003)
- A. Boughariou, G. Blaise, D. Braga, A. Kallel. J. Appl. Phys. 95, 4117 (2004)
- K. Zarbout, A. Ahmed, G. Moya, J. Bernardini, D. Goeuriot, A. Kallel. J. Appl. Phys. 103, 054107 (2008)
- K. Said, G. Damamme, A. Ahmed, G. Moya, A. Kallel. Appl. Surf. Sci. 297, 45 (2014)
- M. Boubaya, G. Blaise. Eur. Phys. J. Appl. Phys. 37, 79 (2007)
- T. Thome, D. Braga, G. Blaise. J. Appl. Phys. 95, 2619 (2004)
- S. Le Roy, F. Baudoin, V. Griseri, G. Teyssedre. J. Appl. Phys. 112, 023704 (2012)
- B. Raftary, N.V. Budko, C. Voik. J. Appl. Phys. 118, 204101 (2015)
- R. Pacaud, T. Paulmier, P. Sarrailh. J. Appl. Phys. 122, 245106 (2017)
- N. Chorbel, A. Kallel, G. Damamme. Micron 112, 35 (2018)
- J. Liu, H.-B. Zhang, Y.-H. Ding, Z. Yan, J. Tong, Y. Yuan, Q. Zhao. Micron 16, 100 (2019)
- Э.И. Рау, А.А. Татаринцев, Е.Ю. Зыкова, И.П. Иваненко, С.Ю. Купреенко, К.Ф. Миннебаев, А.А. Хайдаров. ФТТ 59, 1504 (2017)
- E.I. Rau, A.A. Tatarintsev, E.Y. Zykova. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 460, 141 (2019)
- Е.Н. Евстафьева, Э.И. Рау, А.А. Татаринцев. Вестн. МГУ. Сер. физика и астрономия 34 (2013)
- B. Askri, K. Raouadi, R. Renoud, B. Yangui. J. Electrostatic 67, 695 (2009)
- M. Kotera, K. Yamaguchi, H. Suga. Jpn J. Appl. Phys. 38, 7176 (1999)
- A. Palov, H. Fujii, Yu. Mankelevich, T. Rakhimova, M. Baklanov. Polymer Degradation Stability 97, 802 (2012)
- J.P. Vigourous, J.P. Duraud, A. Le Moel, C. Le Gressus. J. Appl. Phys. 57, 5139 (1985)
- G. Blaise, C. Le Gressus. AIP Adv. 8, 095228 (2018)
- R. Hofmann, J.R. Dennison, C.D. Thomson, J. Albertsen. IEEE Trans. Plasma Sci. 36, 2238 (2008)
- R. Hofmann, J.R. Dennison. IEEE Trans. Plasma Sci. 40, 298 (2012)
- T. Paulmier, R. Hanna, M. Belhaj et. all. IEEE Trans. Plasma Sci. 41, 3422 (2013)
- K. Guerch, T. Paulmier, J.R. Dennison, J. Dekany, P. Lenormand, F. Guillemet-Fritsch. J. Spacecraft Rockets 53, 1100 (2016)
- A.I. Titov, S.O. Kucheyev. J. Appl. Phys. 92, 5740 (2002)
- R. Renoud, F. Mady, C. Attard, J. Beigarre, J.-P. Ganachaud. Phys. Status Solidi A 201, 2119 (2004)
- S.G. Boyev, V.A. Paderin, A.P. Tyutnev. J. Electrostatics 26, 133 (1991)
- D.J. DiMaria, E. Cartier, D. Arnold. J. Appl. Phys. 73, 3367 (1993)
- В.С. Вавилов, А.С. Кив, О.Р. Ниязова. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках. Наука, М. (1981). 368 с.
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.